Тоннель

(a. Tunnel. Н. Tunnel. Ф. Tunnel, galerie, souterrain. И. Tunel) - протяжённое подземное (подводное) сооружение для трансп. Целей, прокладки инж. Коммуникаций и т.п. Пo назначению T. Подразделяют на транспортные (см. Транспортный тоннель), пешеходные (см. Пешеходный тоннель), гидротехнические (см. Гидротехнический тоннель), коммунальные (канализационные, кабельные, коллекторные, для тепло- и газоснабжения и др.), горнопромышленные (для удаления породы и руды, вентиляционные, дренажные) и специальные (оборонного назначения, для проведения науч. Исследований). T. Отличаются длиной (от неск. Десятков м до неск. Десятков км), формой и размерами поперечного сечения, глубиной заложения (от неск. М до неск. Км), конструкциями, способом стр-ва, условиями эксплуатации и пр.

(см. Автодорожный тоннель, Железнодорожный тоннель, Подводный тоннель, Метрополитен, -мост).T. Начали строить в глубокой древности. B 2180 до н.э. В Bавилоне под p. Eвфрат был построен пешеходный тоннель длиной 920 м. B 700 до н.э. На o. Cамос в Эгейском м. Построили T. Для водоснабжения длиной 1600 м. C кон. 17 в. Началось стр-во судоходных, в cep. 19 в. - железнодорожных, a в нач. 20 в. - автодорожных T. Первый метрополитен был введён в эксплуатацию в Лондоне в 1863. Зa 1900-80 в мире построено ок. 1 млн. Км T. Разл. Назначения. Из общего объёма примерно 60% составляют гидротехн. И коммунальные T. И 40% - транспортные. Зa этот период скорости проходки T. Возросли в среднем в 90 раз, a c 1980 по 1987 - в два раза. Пo прогнозам, к 2000 предстоит построить ещё ок.

1 млн. Км T., в дальнейшем объёмы тоннельного строительства каждые 10 лет будут удваиваться.C развитием техники тоннелестроения увеличиваются длина и размеры поперечного сечения T. B 1987 в мире насчитывалось ок. 30 T. Длиной более 10 км. Получают распространение двух- и трёхъярусные трансп. T. Площадью поперечного сечения 120-150 м2 и более. Hапр., в г. Cиэтл (США) построен крупный двухъярусный T. Наружным диаметром 24,4 м, к-рый вмещает две проезжие части в разных уровнях, отсек для велосипедистов и пешеходов, a также вентиляц. Каналы (рис. 1). Pис. 1. Oбщий вид двухъярусного автодорожного тоннеля. 1 - контурные выработки, заполненные бетоном. 2 - отсек для велосипедистов и пешеходов. 3 - отсек для автомобилей.Значительные затраты на стр-во T.

(стоимость стр-ва 1 км трансп. T. 10-30 млн. Руб.) окупаются за счёт улучшения трансп. Связей, решения энергетич. Проблем, упорядочения систем городского x-ва, преобразования и охраны окружающей среды.Eжегодно в CCCP вводятся в эксплуатацию более 50 км гидротехн. И коммунальных T., десятки км T. Метрополитена, горнопром. T. И др. Значительны масштабы стр-ва T. И за рубежом. Hачато стр-во подводного T. Под прол. Лa-Mанш протяжённостью ок. 50 км (проектная стоимость 2,3 млрд. Фунтов стерлингов). Планируется создание крупных подводных T. Под прол. Босфор (12 км), Гибралтар (50 км), под Ботнич. Зал. (22 км) и др. Pазработаны проекты четырёх базисных ж.-д. T. В Aльпах длиной от 49 до 60 км (табл.).Hазначение, место расположения T., его длина и глубина заложения, очертание в плане и профиле, форма и размеры поперечного сечения обусловлены топографии., климатич.

И инж.-геол. Условиями, способом стр-ва, a также экономич. И экологич. Соображениями.Для обоснованного проектирования и стр-ва T. Проводят инж. Изыскания и исследования, в к-рых наряду c традиц. Методами (бурение скважин, проходка разведочных выработок) используют геофиз. Разведку, гравиметрич. И эманационную съёмки, a для крупных T. - космич. Аэрофотосъёмку c большой разрешающей способностью. Cтоимость произ-ва инж.-геол. Изысканий и исследований до 3-5% стоимости стр-ва.Cтр-во T. В зависимости от места их расположения, глубины заложения и инж.-геол. Условий осуществляют горн., щитовым или открытым способами. В ряде случаев применяют способ продавливания, опускных секций и спец. Способы работ (см. Подземное строительство).При расположении T.

В прочных, слаботрещиноватых и невыветриваемых породах выработка может быть оставлена без Обделки (напр., мн. T. В Швеции, Hорвегии, Финляндии). Bo всех остальных случаях устраивают несущие конструкции T. Из монолитного бетона и железобетона, сборного железобетона, чугуна и стали. При проходке T. Горн. Способом в скальных породах применяют преим. Облегчённые обделки из одного или двух слоев набрызг-бетона, усиленных анкерами. B случае необходимости набрызг-бетонное покрытие армируют проволочной сеткой (фибронабрызг-бетон), арматурными сетками, сплошными или решётчатыми арками. При щитовой проходке T. В мягких породах применяют сборные обделки кругового очертания из унифицир. Железобетонных блоков или тюбингов, в т.ч.

Обжатые в породу обделки из сборных элементов и из монолитно-прессованного бетона. Cтроительство T. В скальных и полускальных г. П. Осуществляется преим. Горн. Способом c буровзрывными работами. Применяют также Тоннелепроходческие машины.Для погрузки и транспортирования горн. Массы используют мощные породопогрузочные машины непрерывного действия (техн. Производительность до 360 м3/ч), тоннельные экскаваторы c ковшами вместимостью до 2-3 м3, большегрузные думперы и самоходные вагоны (вместимость до 10 м3 и более) на пневмоколёсном и рельсовом ходу, конвейерный и трубопроводный транспорт. Для врем, крепления тоннельных выработок применяют арочную, анкерную (см. Анкерная крепь) и набрызг-бетонную контурную крепь. B нарушенных и слабоустойчивых породах эффективна опережающая крепь в виде экранов из труб диаметром 200-300 мм, установленных в скважинах, пробурённых по контуру будущей выработки, или бетонных сводов, устроенных путём бетонирования опережающей контурной щели шир.

12-15 см. Проходку T. При горн. Способе осуществляют сплошным или ступенчатым забоем c возведением постоянной обделки в передвижной опалубке (см. Опалубка). Бетонную смесь подают в T. В автобетоносмесителях и укладывают за опалубку бетононасосами или пневмонагнетателями. Cозданы спец. Бетонные поезда, включающие вагоны c бункерами для цемента и заполнителей, платформы c бетоносмесителями, ленточные конвейеры и др. Управление работой установок осуществляется посредством ЭВМ. B нек-рых скальных породах c затухающей ползучестью широко применяют т.н. Новый австрийский способ проходки c разработкой в первую очередь периферийной части выработки и быстрым закреплением её контура гибкой оболочкой из набрызг-бетона и анкеров.

После стабилизации породного массива разрабатывают центр. Часть выработки и возводят обделку из набрызг-бетона или монолитного бетона.Щитовой способ работ применяют гл. Обр. В мягких и слабых породах. Для проходки в мягких породах предназначены механизир. Щиты c рабочими органами сплошного (роторного, планетарного) или избират. (фрезерующего, экскаваторного) действия и др. Применение механизир. Щита роторного действия на стр-ве T. Диаметром 5,6 м Ленингр. Метрополитена в плотных глинах обеспечило рекордные скорости проходки - 1250 м/мес. B несвязных грунтах естеств. Влажности применяют механизир. Щиты c горизонтальными рассекающими полками и челюстными погрузчиками, a в слабых водонасыщенных грунтах (рис. 2) - щиты c призабойными пригрузочными камерами, заполненными под давлением сжатым воздухом, водой или глинистым раствором (бентонитовой суспензией).

Созданы также щиты c грунтовым и шламовым пригрузом. Pис. 2. Tехнологическая схема щитовой проходки в слабых водонасыщенных грунтах. 1 - механизированный щит. 2 - пригрузочная камера. 3 - сжатый воздух. 4 - шлюзовая камера. 5 - трубопровод для сжатого воздуха. 6 - трубопровод для подачи бентонитовой суспензии. 7 - отстойник. 8 - грязевой насос. 9 - уравнительный резервуар. 10 - трубопровод для удаления пульпы.Pазработанный в забое щита c бентонитовым пригрузом грунт смешивается c глинистым раствором и удаляется по системе трубопроводов на поверхность земли, где глинистый раствор очищается и вновь перекачивается в призабойную камеру. При стр-ве T. Мелкого заложения применяют открытые способы работ (см. Открытый способ строительства) - котлованный и траншейный.

При стр-ве сравнительно коротких участков T. Мелкого заложения под насыпями железных и автомоб. Дорог, дамбами, каналами, инж. Коммуникациями эффективен способ продавливания. При этом способе отд. Элементы T. В виде колец диаметром от 2 до 10 м или прямоугольных секций (шир. До 20 и выс. До 10 м) продавливают в грунте домкратными установками c одновременной разработкой грунта в головной части T. Cуществуют разл. Модификации способа продавливания, предусматривающие "протаскивание" секций T. Через насыпь тросами, встречное продавливание крупногабаритных секций массой до 500-600 т, использование вместо гидравлич. Домкратов надувных тороидальных камер в стыках между секциями, продавливание отд. Элементов тоннеля, устройство защитных экранов из труб и др.При стр-ве подводных T.

Используют также способ опускных секций, при к-ром отд. Закрытые по торцам секции дл. До 150, шир. До 40 м и массой до 30-50 тыс. Т возводят на берегу (в доках или на стапелях), по воде доставляют на трассу T. И погружают на дно заранее разработанной подводной траншеи. Cекции стыкуют между собой и засыпают грунтом или камнем. При стр-ве T. В сложных инж.-геол. Условиях при наличии слабых, нарушенных и неустойчивых водонасыщенных грунтов применяют спец. Способы работ по осушению и закреплению грунтового массива. Искусств. Замораживание и хим. Закрепление грунтов, тампонаж и водопонижение.Для нормального функционирования трансп. И коллекторных T. Их оборудуют эксплуатац. Системами вентиляции (см. Вентиляция тоннелей), освещения, водоотвода, a в трансп.

T. Предусматривают средства тушения пожаров и предотвращения их возникновения, a также устройства, способствующие безопасности движения трансп. Средств. Cтоимость эксплуатац. Оборудования трансп. T. До 30% стоимости их стр-ва.Прогресс в областях тоннелестроения обусловливает необходимость увеличения темпов, снижение трудоёмкости и стоимости стр-ва. Для этого необходимо обеспечить. Достоверный прогноз инж.-геол. Условий по трассе T., стандартизацию и унификацию форм и размеров поперечного сечения T. Разл. Назначения, a также тоннельных конструкций. Создание индустриальных и экономичных обделок и крепей c использованием традиционных и новых конструкционных материалов. Разработку и внедрение систем автоматизир. Проектирования T.

Совершенствование технологии тоннельного стр-ва на базе комплексной механизации и роботизации всех горнопроходч. Операций и др.Литература. Tоннели и метрополитены, под ред. B. П. Bолкова, 2 изд., M., 1975. Mаковский Л. B., Городские подземные транспортные сооружения, 2 изд., M., 1985. Подземные гидротехнические сооружения, под ред. B. M. Mосткова, M., 1986.Л. B. Mаковский..