Прокопов А.Ю. Транспортные тоннели
.pdf
|
|
|
|
Таблица 2.11 |
|
|
Размеры камер и ниш транспортных тоннелей |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размеры, мм |
|
|
Устройства |
Тип тоннеля |
Ширина |
Высота (по середине |
Глубина |
|
|
|
камеры, ниши) |
|
||
|
|
|
|
|
|
Камеры |
Железнодорожный |
4000 |
2800 |
|
2500 |
Автодорожный |
2000 |
2500 |
|
2000 |
|
|
|
||||
Ниши |
Железнодорожный |
2000 |
2500 |
|
1000 |
Автодорожный |
2000 |
2500 |
|
500 |
|
|
|
||||
а |
б |
в |
г |
Рис. 2.24. Конструкции камер и ниш: а, б – ниши; в, г – камеры
В строящихся тоннелях длиной свыше 100 м с односторонним движением со скоростью более 100 км/ч в железнодорожных и 90 км/ч в автодорожных во въездной зоне надлежит устраивать раструбный участок длиной не менее 20 м с увеличением площади поперечного сечения не меньше чем на 50 %.
Автодорожные тоннели должны иметь служебные проходы: при движении в одном направлении – с одной стороны, а при разнонаправленном – с двух сторон. При устройстве служебного прохода с одной стороны тоннеля с другой стороны следует устраивать защитную полосу, возвышение которой над проезжей частью должно быть не менее 0,4 м.
51
Автодорожные тоннели длиной более 1000 м при отсутствии остановочных полос должны иметь через каждые 750 м местные уширения с площадками для аварийной остановки транспортных средств. Длина этих площадок должна быть не менее 50 м, а ширина – не менее 2,75 м. При двустороннем движении площадки должны быть с каждой стороны тоннеля.
Автодорожные тоннели должны иметь перед порталами площадки разворота транспортных средств на случай аварийной ситуации. Для обеспечения плавного светового перехода во въездной зоне автодорожного тоннеля на протяжении не менее 100 м от портала устраивают осветленное асфальтобетонное дорожное покрытие, применяют белую плитку для облицовки или белую окраску стен на высоте не менее 1,4 м от уровня служебного прохода. Для облицовки лобовой поверхности порталов и подпорных стен боковых откосов применяются материалы темного цвета.
Железнодорожные тоннели протяженностью более 3000 м и автодорожные – более 1500 м должны иметь дополнительные эвакуационные выходы в рядом расположенные тоннели или специально сооружаемые штольни безопасности, имеющие выходы на поверхность, либо иметь камеры безопасности (в автодорожных тоннелях), оборудованные герметичными затворами и местной вентиляцией. Расстояние между эвакуационными выходами (сбойками) должно быть не более 300 м, а между камерами безопасности – не более 600 м. Пройденные в период строительства вспомогательные штольни, имеющие выход на поверхность, следует переоборудовать в штольни для обслуживания тоннелей при их эксплуатации (сервисные штольни) с одновременным использованием в качестве штолен безопасности. Пример схемы тоннельного комплекса под проливом ЛаМанш со вспомогательными сооружениями приведен на рис. 2.25.
Рис. 2.25. Схема тоннельного комплекса под проливом Ла-Манш со вспомогательными сооружениями
52
Тоннели глубокого заложения могут сооружаться с помощью вертикальных стволов, которые в целях удобства при дальнейшей эксплуатации располагают на расстоянии 20–50 м от трассы тоннеля (рис. 2.26). Диаметр стволов, как правило, составляет 4,5–7,0 м. После проходки до проектной глубины и закрепления ствола 1 сооружают приствольные выработки 2 и штольни 3 для выхода от ствола на трассу тоннеля 4.
В период эксплуатации тоннеля вертикальные стволы служат для целей проветривания. Для этого ствол может быть разделен перегородкой на секции для подачи свежей струи воздуха и выдачи исходящей. В необходимых случаях вертикальные стволы дополнительно оборудуются жесткой армировкой и вертикальным подъемом, что позволяет обеспечить запасной выход из тоннеля на земную поверхность.
а |
б |
|
Рис. 2.26. Схема расположения вертикального ствола и околоствольных выработок
На рис. 2.27 представлен пример продольного профиля СенГотардского тоннельного комплекса, который включает два вертикальных и два наклонных ствола.
Рис. 2.27. Продольный профиль Сен-Готардского тоннеля
53
2.7 Порталы и рампы в транспортных тоннелях
Входы в тоннели и штольни, имеющие выход на поверхность, должны быть укреплены и архитектурно оформлены в виде порталов, оголовков, рамп.
Вместах перехода железной или автомобильной дороги от открытой выемки к горному тоннелю возводят портал, который предназначен для обеспечения устойчивости лобового откоса выемки, отвода воды, стекающей по склону массива, защиты пути или проезжей части от скатывающихся по склону отельных обломков породы, а также для архитектурного оформления входа в тоннель.
При проектировании трассы тоннеля следует избегать расположения порталов и припортальных участков тоннеля в местах возможного схода снежных лавин, селевых потоков и камнепадов.
Взонах опасных геологических процессов необходимо иметь защитные сооружения или предусматривать мероприятия в соответствии с [7], обеспечивающие необходимую защиту порталов и припортальных участков тоннеля от этих процессов.
Взависимости от крутизны склонов горного массива и состояния грунтов на склонах устраивают порталы:
− в виде наклонных оголовков; − с врезной или выносной портальной стенкой.
Оголовок представляет собой выступающее из плоскости откоса усиленное армированием утолщенное кольцо тоннельной обделки с парапетом (рис. 2.28). Областью применения этого конструктивного решения являются крепкие скальные грунты и склоны, имеющие значительную крутизну.
Врезные прямые порталы применяют в сравнительно устойчивых склонах, когда переход к тоннелю осуществляется с устройством предпортальной выемки.
Рекомендуемая глубина выемки Нв (рис. 2.29) не должна превышать:
– в слабых грунтах – 1,5 hТ;
– в крепких грунтах – 3 hТ.
Рис. 2.28. Оголовок автодорожного тоннеля
54
Рис. 2.29. Схема предпортальной выемки: 1 – боковой откос; 2 – лобовой откос;
3 – контур тоннеля; 4 – водоотводные канавы;
hT, BT – высота и ширина тоннеля; Hв, B – глубина и ширина выемки
Согласно практике строительства тоннелей в слабых глинистых грунтах глубина выемки у порталов не должна превышать 12–15 м, в скальных породах – 20 м [22].
В целом определение рациональной глубины предпортальной выемки производится на основе технико-экономического сопоставления вариантов, при этом наибольшая глубина подходной выемки определяется из условия равенства стоимости 1 м выемки и 1 м тоннеля.
При недостаточно устойчивых откосах портальные стенки могут также устраиваться наклонными.
При наличии неустойчивых оползневых склонов портал выносят за пределы оползневых участков, а склон и обделку покрывают грунтовой засыпкой, выполаживая лобовой откос выемки и укрепляя его мощением. Вынос портального звена обделки за пределы лобового откоса предусматривают также в том случае, когда портальное вентиляционное строение располагается под обделкой.
Конструктивно врезной портал горного транспортного тоннеля включает в себя: торцевую портальную стену с парапетом, горизонтальную площадку между лобовым откосом и парапетом с расположенной на ней водоотводной поперечной канавой, первое кольцо обделки, закрепленные или незакрепленные боковые откосы (рис. 2.30).
Портальная стена с проемом для пропуска транспорта связывается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или прокатного профиля (швеллер № 16), устанавливаемых по периметру обделки. Обычно стена имеет толщину 0,8–1,2 м и опирается на боковые откосы предпортальной выемки, в которые заделывается на глубину 0,8–1,0 м. В неустойчивых грунтах портальная стена опирается на боковые подпорные стены, которыми закрепляют боковые откосы выемки. В верхней части портальной стены расположен парапет – возвышение над грунтовой засыпкой первого кольца обделки на высоту 1,1 м. Он обеспечивает задержание осыпающегося грунта с лобового откоса.
55
Рис. 2.30. Конструкция врезного прямого портала
В период эксплуатации портальная стена и первое кольцо обделки в наибольшей степени подвергаются атмосферным воздействиям. Поэтому их выполняют из долговечных строительным материалов, чаще всего из железобетона.
Глубина заложения подошвы фундаментов портальной стены и подпорных стен предпортальной выемки в скальных грунтах должна быть не менее 0,25–0,30 м, в нескальных непучинистых грунтах – не менее 1,0 м, а в остальных случаях должна не менее чем на 0,25 м превышать расчетную глубину промерзания грунта.
Горизонтальная площадка между лобовым откосом и парапетом предназначена для сбора осыпающихся с откоса камней различной крупности. Она имеет длину не менее 2,5 м и плотную грунтовую засыпку, в которой устраивается поперечная водоотводная канава с уклоном 3 ‰ в обе стороны для отвода воды в продольные канавы на боковых откосах. Толщина грунтовой засыпки за парапетом должна быть не менее 1,5 м до низа водоотводной канавы, чтобы обеспечить амортизацию возможных ударов от скатывающихся по склону камней. Откосы и дно водоотводной канавы закрепляются бетонным покрытием.
Крутизна незакрепленных откосов портальной выемки может быть ориентировочно принята по табл. 2.12.
56
Таблица 2.12
Крутизна незакрепленных откосов предпортальной выемки
Вид откоса |
Крутизна откосов при значении коэффициента крепости грунта f |
|||||
|
|
|
|
|
||
1,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
≥4 |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
боковой 1: m |
1: 1,5 |
1: 1,0 |
1: 0,8 |
1: 0,5 |
1: 0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
лобовой 1: m |
1: 1,75 |
1: 1,5 |
1: 1,0 |
1: 0,8 |
1: 0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вустойчивых невыветриваемых скальных грунтах лобовой и боковые откосы оставляют без крепления.
Вустойчивых, но трещиноватых и выветриваемых грунтах откосы защищают облицовочным покрытием из набрызгбетона толщиной 8–10 см. Облицовочные стены не являются несущими конструкциями, и им придают уклон 1,0:0,2–1,0:0,1 в сторону откоса.
Вслабоустойчивых и трещиноватых скальных, а также мягких грунтах для закрепления боковых откосов применяют подпорные стены, которые могут выполняться массивными из бетона или естественного камня. Более эффективными являются тонкостенные подпорные конструкции из монолитного или сборного железобетона постоянной или переменной по высоте толщины. Тонкоэлементные подпорные стены состоят из подпорной и фундаментной плит, жестко соединенных между собой. Устойчивость подпорных стен этого типа зависит в основном от веса грунта, находящегося над фундаментной плитой, ширину которой развивают в сторону грунта. Толщину вертикальной плиты вверху назначают 150–200 мм, а внизу – (1/10 – 1/12) Н, где Н – высота стены. При высоте стены более 6– 8 м устраивают поперечные ребра жесткости – контрфорсы или горизонтальные разгрузочные площадки.
Припортальные подпорные стены следует разделять по длине сквозными вертикальными швами на секции длиной не более 15 м, а в районах сейсмичностью 8 и 9 баллов – длиной до 10 м. Их располагают так, чтобы подошва каждой секции опиралась на однородный грунт.
Вмягких и неустойчивых грунтах боковые откосы предпортальной выемки могут быть закреплены нагельной крепью, сваями и др.
Пример конструкции Северного портала железнодорожного тоннеля
№4 совмещенной дороги Адлер – Альпика-Сервис с дополнительными усиливающими конструкциями в виде подпорных стен, нагелей, свай представлен на рис. 2.31.
На практике портал в ряде случае совмещается с портальным вентиляционным зданием. В этом случае осуществляют вынос первого (портального) звена обделки за пределы лобового откоса и портальной стены (рис. 2.32), а в состав портального сооружения входят: портальная стена с парапетом 1, надпортальное вентиляционное помещение 2 на два вентилятора, входное звено обделки 3 со щелью 4 по внутреннему контуру, камера 5 длиной 2,5 м шириной 1,0 м, охватывающая по периметру входное звено обделки, и водоотводный лоток 6.
57
а
б
Рис. 2.31. Северный портал железнодорожного тоннеля № 4 совмещенной дороги Адлер – Альпика-Сервис:
а – поперечный вид; б – продольный разрез
58
Вентиляционное помещение имеет проемы с жалюзийными решетками для забора воздуха вентиляторами и комнату обслуживающего персонала.
а
б
Рис. 2.32. Конструкция портала с вентиляционным зданием: а – продольный вид; б – поперечный разрез
59
Въездные и выездные участки подводных и городских автотранспортных тоннелей, сопрягающие заглубленную подземную часть с наземными участками, выполняют в виде открытых выемок. Если условия планировки и застройки территории позволяют, устраивают выемки с естественными откосами, покрытыми в летнее время травяным газоном.
В большинстве случаев открытые выемки делают с вертикальными откосами, закрепляя их несущей и ограждающей конструкцией – рампой
(рис. 2.33).
а
б
Рис. 2.33. Рампа автодорожного тоннеля: а – общий вид; б – въезд в тоннель
60