§ 31. ЗАЩИТА ТОННЕЛЕЙ ОТ ПОДЗЕМНЫХ ВОД (ч. 3)

В общем случае горный массив вокруг тоннеля может быть осушен с помощью дренажа. Дренаж вызывает непрерывный поток подземных вод через окружающие обделку породы и может быть рекомендован, если не приведет к их ослаблению. Условием применения дренажа является невымываемость, невыщелачиваемость и нерастворимость скальных или полускальных пород, а в несвязных породах — наличие достаточно высокого коэффициента фильтрации (не менее 5 м/сутки).

Надтоннельная поверхность и водоносные пласты могут быть осушены посредством сброса воды через вертикальные скважины, пробуренные до трещиноватых сухих пород, лежащих ниже водоупора, подстилающего водоносный пласт. При опасности выноса грунтовых частиц в скважинах монтируют фильтры. Дренаж такого вида является самотечным.

В случае явно выраженного потока подземных вод, перекрытого водоупором, применяют дренажные штольни.

Дренажную штольню закладывают с верховой стороны потока, чтобы наиболее полно перехватить поступающие к тоннелю воды. Заполнение штольни фильтрующим материалом нецелесообразно, так как затрудняет эксплуатацию штольни. Штольню обычно устраивают с фильтрующей крепью из камня, бетонных блоков, обеспечивающей ее бесперебойную и длительную эксплуатацию. В дне штольни устраивают лоток для самотечного отвода поступающей воды. Чтобы исключить возможность замерзания воды, штольни и связанные с ней выводные лотки и трубы утепляют.

Во всех случаях дренажные штольни следует закладывать на достаточном от тоннеля расстоянии (10—15 м), чтобы исключить возможность проникновения к ним цементного раствора, нагнетаемого за обделку (рис. 67). В противном случае дренирующая способность, штольни будет уменьшена.

Штольневой дренаж
Рис. 67. Штольневой дренаж

Проектирование такого дренажа выполняют с учетом свойств породы и мощности водоносного слоя способами, принятыми в гидротехнике.

В исключительных случаях в качестве дренажной выработки может быть использован сам тоннель. Это допустимо, когда в массиве из крепких неразмываемых пород имеется сосредоточенный приток подземных вод при большом гидростатическом давлении. Организованный допуск подземных вод в тоннель обеспечивается в этом случае путем устройства каптажа за обделкой и отвода воды по водоотводному лотку. Каптаж воды за обделкой следует устраивать без нарушения совместной работы обделки и окружающей породы, т.е. на большей части протяжения тоннеля обделка должна плотно прилегать к породе.

Этим условиям удовлетворяет, например, следующая система (рис. 68). По внутренней поверхности подковообразной обделки через 8—15 м (в зависимости от трещиноватости и обводненности пород) устраивают поперечные штрабы трапециевидного сечения, из которых (после нагнетания за обделку) в радиальном направлении бурят шпуры 1 диаметром 75—100 мм и глубиной 3—4 м. Чтобы шпуры охватывали больший объем породы, их бурят попеременно с наклоном под углом 60 и 120° к продольной оси тоннеля. Вода, поступающая в шпуры, попадает в асбоцементный короб 2, расположенный в поперечных штрабах обделки и прикрепленный стальными хомутами к анкерам, заделанным в обделку. Из короба вода стекает по асбоцементным трубам 3 диаметром 150 мм в водоотводный лоток, расположенный по оси тоннеля или у каждой из стен.

Шпуровой дренаж
Рис. 68. Шпуровой дренаж

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