Строительство тоннелей

Тоннель в строительстве

Тоннель может быть велосипедным, железнодорожным, автомобильным, для движения трамваев, перемещения воды, для прокладки сетей городского коммунального хозяйства и т.д. В современности существуют экологические тоннели, которые специально прокладываются по звериным тропам под автомобильными или железнодорожными магистралями для беспрепятственного перемещения животных.

Как известно, основная часть метрополитена также выполнена в виде тоннелей. Во избежание пересечений линии метро прокладываются на разной глубине (в разных уровнях).

Тоннели строят для:

• преодоления природных препятствий (например, тоннель под горами);
• для сокращения пути (тоннель сквозь горную местность вместо дороги вокруг);
• для сокращения времени движения (тоннель вместо паромной переправы).

Нередко тоннели под водой строятся вместо мостов в тех местах, где мост мог бы помещать движению водных судов. Тоннели строят во избежание пересечения транспортных потоков одного уровня (например, подземные пешеходные переходы, тоннели как часть автомобильных развязок и т.д.).

Рисунок 1. Современный тоннель. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В технологии строительства любого тоннеля необходима выработка – искусственно созданная пустота в земной коре. При строительстве тоннелей в устойчивых грунтах допускается оставлять выработку без закрепления, в неустойчивых – устраивают временную крепь. Основные элементы крепи – рошпаны (элемент, соединяющий соседние рамы) и обделка. Обделка – важнейший элемент системы крепи, она воспринимает давление от окружающих слоев грунта и обеспечивает гидроизоляцию всего сооружения. Участки тоннелей в районе его выходов называют порталами. Порталы придают архитектурный вид входам или въездам в тоннели на фоне окружающего ландшафта. В современности для гидроизоляции тоннелей используют австрийскую технологию NATM (геомембрана с сигнальным слоем).

История появления тоннелей

Надо сказать, что тоннель является древнейшим изобретением человечества, наряду с мостом. Люди уже в каменном веке научились прорубать проходы в скалистой местности, пещеры и рудники. В таких странах, как Египет, Вавилон, Греция и Рим задолго до начала новой эры люди начали использовать тоннели для добычи природных ископаемых, возведения гробниц и храмов. Позднее тоннели стали применять для водоснабжения и транспорта. Первые тоннели без закрепления были созданы в скальных породах. Для ведения проходческих работ древние строители использовали примитивные орудия.

В период Средневековья также строились тоннели, чаще всего в военных целях. В позднее Средневековье отмечается подъем строительства судоходных тоннелей, поскольку именно в это время развивались водные пути сообщения. В первой половине XIX века в Великобритании на участке Ливерпуль – Манчестер был осуществлен грандиозный проект – построен первый в мире железнодорожный тоннель. Отрасль строения тоннелей значительно шагнула вперед с изобретением динамита и пироксилина. Изобретение бурильных машин обеспечило возможность строительства альпийских тоннелей между Францией, Италией и Швейцарией. Среди построенных в начале XX века выделяются Большой Аленнинский тоннель и Ровский судоходный тоннель.

Рисунок 2. Строительство тоннеля. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Первый в мире автомобильный тоннель был построен в 1927 году в США под рекой Гудзон. Первый железнодорожный тоннель в России построили в 1862 году в городе Ковно. После этого было построено множество тоннелей на территории Кавказа, Крыма и Урала. В СССР значительное развитие тоннелестроение получило благодаря развитию железнодорожных сетей, созданием ГЭС и строительством метрополитена в крупных городах. Первый автомобильный тоннель в СССР был открыт в 1959 году на Кутузовском проспекте.

Технологические аспекты

По месторасположению современные тоннели можно разделить на:

• горные, проложенные через хребты, водоразделы и отдельные возвышенности;
• подводные, сооружаемые под руслами водостоков или другими водными преградами;
• равнинные (тоннели метрополитена и другие городские тоннели).

Сразу следует отметить, что глубина заложения, величина поперечного сечения, длина тоннеля и другие подобные характеристики зависят от назначения тоннеля, топографических и геологических условий, а также от уровня атмосферных воздействий в данном регионе строительства. Продольный профиль тоннеля может быть односкатным и двускатным. Двускатный формируется путем уклона в обе стороны от средней части сооружения.

Проходка любого тоннеля относится к самым сложным видам строительных работ. Проходку тоннеля обычно ведут одинаковыми по длине участками – заходками. Длина участка определяется глубиной заходки, она же в свою очередь зависит от инженерно-геологических условий, глубины заложения и размеров поперечного сечения тоннеля. Проходка тоннеля в скальных и полускальных грунтах также определяется глубиной заходки и зависит в первую очередь от устойчивости контура выработки (обычно он составляет 2-4 метра).

Организация строительных работ производится поточным методом с цикличным повторением отдельных видов. Современный строительный процесс сооружения тоннеля подразделяется на различные виды работ. Поточный метод организации строительства характеризуется тем, что фронт работ в каждой рабочей зоне ведется с постоянной скоростью. Только в таком случае весь цикл строительных работ представляет собой единый поток, который обеспечивает строительство со скоростью продвижения передового забоя. Примечательно, что скорость земляных работ в каждой рабочей зоне может быть различной, она определяется технологическими мощностями. Еще одним важнейшим принципом организации тоннельных работ является цикличность их выполнения. Это позволяет наилучшим образом структурировать работу строительных бригад.