§ 106. ОПУСКНЫЕ ТОННЕЛИ-КЕССОНЫ

Способ сооружения опускных тоннелей-кессонов имеет много общего со способом сооружения тоннелей из опускных секций. Тоннель также собирают из готовых секций, но опускание их на проектные отметки выполняется кессонным способом. На рис. 379 показана тоннель-кессонная секция в начальной стадии опускания. В основании секции размещена кессонная камера 2, в торцах —  временные диафрагмы 3. Наращиваемая шахтная труба 1 имеет конечную высоту, достаточную для того, чтобы после опускания кессонной секции верх трубы был выше горизонта воды.

Схема конструкции тоннель-кессонной секции Тоннель-кессонная секция
Рис. 379. Схема конструкции тоннель-кессонной секции

В сооружении подводных тоннелей способ опускных кессонов имеет ограниченное применение в связи с развитием более прогрессивного способа опускных секций. Однако вне водных преград при постройке коротких и сравнительно неглубоко, до 35 м, заложенных участков тоннеля в слабых водоносных грунтах опускные кессоны могут успешно конкурировать со щитовой проходкой и приемами, основанными на искусственном укреплении грунтов.

Тоннель-кессонные секции изготовляют на поверхности земли или для сокращения объема кессонирования — в котловане, отрытом до уровня грунтовых вод. При использовании искусственного водопонижения глубина котлована может быть увеличена. Материалом тоннель-кессонной секции служит железобетон. Гидроизоляция — наружная или внутренняя из стальных листов. Если кессонные секции устанавливают по трассе тоннеля, большая часть которого построена щитовым способом и выполнена из чугунной обделки, то внутреннюю конструкцию секции также собирают из чугунных тюбингов. Внутренний габарит в кессонных секциях несколько увеличивается для компенсации возможных неточностей при опускании.

По мере опускания секции давление в кессонной камере повышают. Максимальная величина заглубления ниже горизонта воды — 35 м. По достижении секцией проектных отметок кессонная камера заполняется бетоном, и, таким образом, в основании конструкции образуется мощная бетонная плита.

Смежные секция опускают так, чтобы в проектном положении между ними остался целик грунта толщиной 1—3 м. Для создания непрерывной тоннельной конструкции необходимо выполнить соединение —  стык секций между собой. Это соединение выполняют одним из способов, перечисленных ниже:

  • 1) В торцовой части одной из стыкуемых секций оборудуют небольшую шлюзовую камеру. Под сжатым воздухом во временной диафрагме раскрывают проем и через него проходят короткую штольню до диафрагмы другой секции. Из штольни раскрывают выработку на все сечение тоннеля и бетонируют обделку тоннеля в промежутке между секциями. После устройства гидроизоляции стыка полностью разбирают временные диафрагмы, а тоннель-кессонные секции начинают работать совместно, объединенные стыком, равнопрочным конструкции.
  • 2) Область стыка с поверхности ограждают шпунтом, под защитой которого канатно-храповым экскаватором удаляют водоносный грунт, и между торцами секций остается только вода, которая вытесняется бетонной смесью, поданной по трубам. После приобретения уложенным в стык бетоном проектной прочности разбирают временные диафрагмы, пробивают внутреннюю часть бетонного массива между секциями и устраивают гидроизоляцию.
  • 3) Бетонный воротник, охватывающий торцы обеих секций, выполняют при помощи трех специальных стальных кессонов небольших размеров. Два из них опускают до отметок подошвы секций у стен и по мере их подъема бетонируют вертикальные участки воротника, прилегающие к стенам секций. Затем опускают третий кессон, опирающийся на перекрытия секций и боковые бетонные части воротника. Из этого кессона разрабатывают целик грунта между секциями и бетонируют лотковую и верхнюю части воротника. Остальные работы выполняют так же, как и в предыдущих способах.

Кроме недостатков, общих для всех работ, выполняемых под сжатым воздухом, способ опускных тоннелей-кессонов отличается высокой стоимостью, связанной со значительным расходом бетона, большая часть которого идет на заполнение кессонной камеры, а также с необходимостью перемещения большого количества грунта в зоне сжатого воздуха. Выполнение стыка — также очень трудоемкая и многоэтапная операция, выполняемая в стесненном пространстве. В связи с трудностью обеспечения качества при подводном бетонировании стыковым воротникам секций придают большие запасы по толщине.

Развитие способа тоннелей-кессонов идет в направлении создания автоматических кессонов, исключающих нахождение рабочих в зоне сжатого воздуха. В таких кессонах грунт разрабатывается гидромониторами и перемещается в виде пульпы.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены