§ 56. СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ В ПОЛУСКАЛЬНЫХ, МЯГКИХ И СЛАБЫХ ПОРОДАХ (ч. 5)
Способ опорного ядра. В тех случаях, когда прочность породы недостаточна для опирания на нее свода, а другие способы (например, способ полностью раскрытого сечения) могут вызывать недопустимые осадки поверхности, можно применять способ опорного ядра. Сущность способа сводится к разработке породы по контуру выработки с опиранием крепи на ненарушенную породу в средней части сечения и возведением обделки по частям, начиная со стен. В основном варианте способа (рис. 170) в месте намеченного расположения стен обделки проходят штольни 1 на всю длину сооружаемого участка тоннеля, в которых бетонируют нижние части 2 стен. В широких штольнях, где рядом со стеной может разместиться рельсовая колея (на рис. 170 показана справа), проходка и бетонирование могут быть совмещены. Чаще поперечный размер выработки не позволяет раскрыть штольни такой ширины, так как иначе ядро получится слишком узким сравнительно с высотой и возникнет опасность его сползания в сторону. В этом случае проходку штолен и бетонирование чередуют. После продвижения штольни на всю длину сооружаемого участка тоннеля бетонируют стены в направлении от забоя штольни к выходу из нее (на рис. 170 показано слева).
Сооружение стен требует обычно не менее двух ярусов штолен. Штольни 3 верхнего яруса проходят после заполнения породой пространства между забетонированной нижней частью стены и штольневой крепью для предотвращения подвижек породы в ядре. Бетонируют верхнюю часть 4 стены. Следующим этапом работ является проходка верхней штольни 5, на базе которой раскрывают калотту 6 кольцами длиной не более 4 м (в неблагоприятных геологических условиях — до 2 м) в шахматном порядке с интервалами в два-три кольца. Бетонирование свода 7 выполняют с опиранием его на готовые стены. Ядро 8 вынимают механизированным способом под прикрытием свода после раскружаливания его на всем протяжении участка работ. При достаточной ширине выработки и ее сечения более 40 м2 целесообразно по оси тоннеля проходить нижнюю транспортную штольню, используемую для разбивочных работ, откатки породы и устройства подходов к боковым штольням.
При способе опорного ядра, как правило, устраивают обратный свод 10 бетонируемый в поперечных траншеях 9, ширина которых не должна превышать половины длины кольца обделки. Для предотвращения сдвига стен обделки внутрь выработки между стенами устанавливают распорки из бревен (тираты), используемые для размещения откаточных путей и деревянного желоба, являющегося продолжением водоотводной канавы. Очередную траншею под обратный свод разрабатывают не раньше, чем будет забетонирован обратный свод на смежном участке.
К достоинствам способа опорного ядра следует отнести его надежность, обеспечивающую безопасность проходки в самых сложных геологических условиях, а также возможность сооружения обделки без подводки ее элементов, начиная со стен, и хорошее осушение массива. В случае необходимости можно в первую очередь сооружать обратный свод в поперечных сбойках между продольными штольнями.
К недостаткам способа опорного ядра относятся его неэкономичность, связанная с разработкой большой части сечения в штольнях, стесненность работ, затрудняющая достижение высокого качества обделки (особенно при наличии большого числа рабочих швов), и низкая скорость сооружения тоннеля.
Способ опорного ядра применяют там, где вопросы экономики отступают на второй план, а именно: при проходке коротких (до 300 м) участков тоннелей в слабых породах I — III категории, особенно в городских условиях, где совершенно недопустимы осадки поверхности; при сооружении тоннелей больших сечений (при пролетах выработки более 15 м и высоте стен более 10 м) в крепких, но недостаточно устойчивых породах, когда способ опорного ядра может оказаться достаточно экономичным, так как ядро, разрабатываемое в благоприятных условиях, составляет большую часть сечения; при восстановлении разрушенных тоннелей, в особенности при наличии в завале остатка обделки и подвижного состава, обусловливающих необходимость проходки по контуру выработки.