§ 3. ОСНОВНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ

Искусственно образованную в земной коре полость, предназначенную для размещения тоннеля или для вспомогательных строительных целей, называют выработкой. По положению в пространстве выработки делят на горизонтальные, наклонные и вертикальные.

Горизонтальная, или наклонная, выработка (рис. 4) делится на две части: верхнюю сводчатую — калотту и нижнюю — штроссу — и ограничивается сверху кровлей, снизу — подошвой и с боков — стенами. Торец выработки, в котором разрабатывают породу, носит название забоя.

Горизонтальную или наклонную выработку, используемую для раскрытия выработки на полное сечение или вспомогательных целей, называют штольней.

Горизонтальная выработка
Рис. 4. Горизонтальная выработка

Вертикальные выработки, имеющие выход на дневную поверхность и предназначенные для обслуживания подземных работ, а также для целей вентиляции, носят название стволов (рис. 5). Верхняя часть 2 ствола 3 — устье. В нижней части ствола расположена околоствольная выработка 4, используемая для соединения ствола с подходными штольнями 1 и размещения транспортных и других устройств, а также водосборник (зумпф) 5.

Вертикальная выработка
Рис. 5. Вертикальная выработка

Конструкция тоннеля, называемая обделкой, в общем случае состоит из верхнего свода 1, стен 2 и обратного свода 3 (рис. 6). В некоторых случаях ограничиваются верхним сводом и стенами или даже одним верхним сводом.

В зависимости от степени застройки поверхности, глубины и инженерно-геологических условий заложения тоннеля для его сооружения применяют открытый или закрытый способ работ.

Тоннельная обделка
Рис. 6. Тоннельная обделка

При открытом способе с поверхности раскрывают котлован глубиной до 15 м с вертикальными стенами, поддерживаемыми временным ограждением, или с откосами, в котором сооружают конструкцию тоннеля с последующей обратной засыпкой и восстановлением поверхности.

Разновидностью открытого способа работ является сооружение подводных тоннелей опусканием в выполненный подводным землечерпанием котлован заранее приготовленных на поверхности секций тоннеля, которые после стыкования засыпают грунтом с планировкой дна водотока (способ опускных секций).

При закрытом способе разработку породы (проходку) и возведение обделки выполняют без нарушения земной поверхности через стволы шахт или входные участки тоннеля (порталы). При этом в зависимости от конкретных условий применяют горный или щитовой способ. В настоящее время широкое распространение получил закрытый способ сооружения тоннелей мелкого заложения.

Горный способ заключается в разработке всего сечения выработки за один прием или по частям с заменой при необходимости вынимаемой породы временной крепью. В первом случае обделку обычно возводят из монолитного бетона, укладываемого механизированными способами за инвентарные передвижные опалубки, или монтируют из железобетонных элементов. При разработке сечения по частям (рис. 7) первоначально проходят небольшую выработку, опережающую штольню 1 или опережающую калотту (см. рис. 175), из которой в последовательности, показанной цифрами, производят расширение сечения до проектного контура с возведением обделки из монолитного бетона. Плотный контакт обделки с окружающими породами обеспечивается нагнетанием за обделку цементного раствора.

Горный способ работ
Рис. 7. Горный способ работ

При щитовом способе в качестве временной крепи применяют стальной цилиндр — щит, имеющий диаметр, несколько больший чем тоннельная обделка (рис. 8).

Щитовой способ работ
Рис. 8. Щитовой способ работ

Тоннельная обделка при щитовом способе работ обычно имеет круговое очертание и состоит из изготовленных в заводских условиях чугунных элементов-тюбингов или железобетонных элементов-блоков. Кольца обделки собирают из этих элементов под защитой задней части щита — оболочки. Породу перед щитом разрабатывают на ширину кольца обделки, после чего щит передвигают в образовавшееся пространство при помощи расположенных в нем гидравлических домкратов, которые упираются в последнее кольцо обделки.

При щитовом способе работ можно также применять обделку из монолитного бетона, прессуемого щитовыми домкратами при передвижке щита.

В настоящее время широкое распространение получили механизированные щиты, снабженные в передней части рабочим органом, предназначенным для механизированной разработки породы.

Проходку тоннелей в водоносных грунтах и подводных тоннелей выполняют, как правило, щитовым способом. При этом для отжатия подземных вод переднюю часть тоннеля, отделенную перегородкой, заполняют сжатым воздухом, давление которого соответствует давлению воды. Более прогрессивным направлением является применение для проходки подводных тоннелей вышеупомянутого способа опускных секций или герметизированных щитов с использованием для разработки породы гидромеханизации.

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