Открытый способ строительства
ОТКРЫТЫЙ СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА подземных сооружений (а. surface method of соnstruction of underground facilities; н. offene Bauweise im Tiefbau; ф. соnstruction des ouvrages souterrains par la methode a ciel ouvert; и. metodo abierto de соnstruccion de las obras subterraneas) — комплекс взаимосвязанных производственных процессов по сооружению подземных выработок со вскрытием дневной поверхности (до глубины 10-20 м, иногда до 60 м) для размещения в них различных народно-хозяйственных объектов (например, метрополитенов, подземных электростанций, гаражей, складских помещений).
Различают котлованный и траншейный способы строительства подземных сооружений. Котлованный способ предусматривает возведение подземных конструкций в предварительно вскрытых котлованах с обратной засыпкой их грунтом и восстановлением дорожного покрытия над подземным сооружением. В устойчивых грунтах и при наличии свободной городской территории возможно вскрытие котлованов с естественными откосами крутизной 1:0,75-1:1,5 без специального крепления стен. В большинстве случаев стены котлована делают вертикальными с ограждением их временной или постоянной крепью. В грунтах естественной влажности или осушенных водопонижением чаще всего устраивают крепление из металлических свай, между которыми устанавливают затяжку из досок, железобетонных плит или наносят покрытие из набрызг-бетона. В водонасыщенных грунтах, когда нельзя применить искусственное водопонижение, устраивают сплошное шпунтовое ограждение котлована или производят искусственное замораживание его стен (см. Замораживание грунтов).
При большой глубине котлована требуется дополнительное раскрепление свай поперечными металлическими распорками-расстрелами трубчатого или прокатного профиля в один или несколько ярусов по высоте. Взамен распорной системы крепления в отдельных случаях применяют предварительно напряжённые анкеры (грунтовые, буровые, инъекционные, цилиндрические и др.). Для ограждения стен котлованов взамен забивных металлических свай и шпунта могут применяться бетонные буронабивные сваи или опущенные в заранее пробуренные скважины железобетонные сваи-стойки различного поперечного сечения. Между железобетонными стойками устраивают ограждение из стеновых панелей или монолитного железобетона, которое включают в состав постоянной конструкции подземного сооружения.
Реклама
Работы по строительству подземных сооружений котлованным способом ведут по поточной технологии: забивка свай, разработка грунта в котловане с помощью экскаватора, устройство затяжки, установка распорной или анкерной крепи, возведение конструкции и её гидроизоляция (или установка блоков цельносекционной обделки тоннелей), засыпка её грунтом и извлечение свай или шпунта. При строительстве городских тоннелей мелкого заложения открытым способом строительства применяют подвижную металлическую крепь (механизированный комплекс со щитом открытого профиля), перемещающуюся с использованием гидравлических домкратов путём отталкивания от опускаемой сзади щита секции цельнозамкнутой обделки тоннеля (см. Щит проходческий). Работы с применением подвижной крепи ведут в любых нескальных грунтах, за исключением плывунных и илистых, при глубине котлована до 10-12 м и площади его поперечного сечения до 100 м 2 .
Траншейный способ работ («стена в грунте») используют чаще всего при расположении подземных сооружений в непосредственной близости от зданий или их фундаментов, а также в условиях интенсивного уличного движения. Принцип его заключается в разработке по контуру будущего сооружения траншей, в которых возводят конструкции стен, а затем ведут разработку грунтового ядра. Для разработки траншей шириной 0,5-0,8 м применяют бурофрезерные механизированные траншеекопатели (глубина до 50 м), буровые агрегаты (глубина до 60 м), специальные штанговые экскаваторы и траншейные драглайны (глубина до 20 м), грейферы различных типов, подвешенные на стрелах или телескопической мачте к экскаватору (глубина до 30 м). Для крепления траншей используют глинистый раствор (бентонитовую суспензию), плотность которого определяют из условия, чтобы давление раствора на стенки траншеи превышало активное давление грунта и воды. В закреплённую глинистым раствором траншею опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен, вытесняя глинистый раствор бетонной смесью. Технология укладки бетонной смеси такая же, как и при подводном бетонировании с применением трубы и с использованием вибробункера, башенного крана, ковша-бункера, укладчика с телескопической стрелой. В ряде случаев применяют также сборные железобетонные панели, опуская их в заполненные глинистым раствором траншеи. При траншейном способе стены являются одновременно крепью и конструктивным элементом подземного сооружения.
При строительстве одноярусных сооружений (тоннели) разработку грунта производят экскаватором в один приём после окончания возведения стен, при многоярусных сооружениях (гаражи и др.) грунтовое ядро разрабатывают последовательно сверху вниз. Одновременно с разработкой грунта производят крепление траншейных стен в основном анкерами или в каждом ярусе подземного сооружения возводят межъярусные перекрытия, выполняющие роль распорок между стенами.
Источник
Открытые способы сооружения тоннелей
Открытые способы сооружения тоннелей, для которых характерно вскрытие поверхности грунта, значительно дешевле горных способов при мелком заложении тоннеля. Они широко применяются при строительстве тоннелей городского хозяйства и метрополитенов.
В практике строительства больше всего находили применение три способа сооружения тоннелей: котлованный, траншейный и с использованием подвижной крепи (щитовой).
Котлованный способ предусматривает сооружение обделки тоннеля на дне котлована с применением крепления стенок или устройством откосов (рисунок 9.72).
а – котлован с откосами; б – котлован с креплением стенок; 1 – гидроизоляция; 2 – щебеночная подготовка; 3 – грунт обратной засыпки; 4 — сваи из двутавровых балок № 36…60; 5 — закладные доски; 6 – распорки; 7 – продольный пояс из швеллера
Рисунок 9.72 – Общий вид тоннельной конструкции в котловане
Сооружение тоннеля в котлованах с креплением стенок применяется при глубине заложения до 15 м, ширина котлована может доходить до 20 м. Крепление стен котлована состоит из:
— металлических свай, выполненных из двутавровых балок № 36…60 и погруженных в грунт молотами или вибропогружателями на глубину 3…5 м ниже дна котлована. Расстояние между сваями 0,9…1,2 м;
— досок, закладываемых за полки двутавровых балок по мере разработки котлована. Доски прижимаются к грунту при помощи клиньев, которые ставят между полкой балки и доской;
— распорок (расстрелов), установленных в один или два яруса по высоте котлована в зависимости от глубины котлована и бокового давления грунта. Расстрелы, выполненные из труб или двух швеллеров, упирают в продольные пояса из швеллеров, предназначенные для распределения усилий, нижний расстрел устанавливают на 50 см выше нижней плиты и лотка обделки тоннеля, верхний ряд выше верха тоннеля.
Сооружение тоннеля в котловане с креплением стен начинают с отрывки по обеим сторонам котлована разведочной траншеи глубиной 1,2 и шириной 0,8 м по оси забиваемых свай. С помощью траншей уточняют расположение подземных коммуникаций. Сваи в грунт погружают молотами или вибропогружателями. Котлован разрабатывают с одновременной постановкой закладных досок и расстрелов. Котлован при глубине до 10 м разрабатывают в две заходки. Первую заходку делают драглайном на глубину до четырех метров, с разработкой в средней части траншеи для пропуска экскаватора (прямая лопата) под расстрелами для разработки грунтов второй заходки. При наличии воды устраивают искусственное водопонижение. Для этого за пределами котлована пробуривают скважины, в которые устанавливают глубинные насосы. До сооружения обделки в котловане устраивают щебеночную подготовку с поверхностным выравнивающим слоем раствора или бетона, на который наклеивают рулонный гидроизоляционный материал. После возведения обделки гидроизоляцию без нарушений и повреждений продолжают на наружной поверхности стен и перекрытий. В дальнейшем принимают меры защиты ее от повреждений при последующей засыпке тоннеля породой. Обратную засыпку котлована грунтом производят после разборки крепления стен котлована. Металлические сваи извлекают в последнюю очередь.
При сооружении тоннеля в сильно обводненных грунтах, при наличии в основании водоупорного слоя, для ограждения котлована целесообразно использовать стальной шпунт. Порядок производства работ остается прежним. После сооружения тоннеля стальной шпунт выдергивают.
Траншейный способ (рисунок 9.73) применяют, когда раскрытие котлована невозможно из-за стесненных или других условий. Обделка сооружается по частям.
а – поперечное сечение; б – план
Рисунок 9.73 – Общая схема сооружения тоннеля траншейным способом
В первую очередь отрываются траншеи для возведения фундаментов и стен. Траншеи устраиваются с использованием забивной крепи или способом «стена в грунте». Ширина траншеи принимается достаточной для выполнения работ по установке опалубки и бетонированию стен тоннеля. После набора бетоном стен необходимой прочности отрывают поперечные траншеи и бетонируют по частям перекрытие. Затем разрабатывают породу ядра с ее вывозом вдоль тоннеля или подъемом через отверстия в перекрытии. В последнюю очередь устраивают щебеночную подготовку, гидроизоляцию и бетонируют лоток. После твердения бетона устраивают проезжую часть и монтируют внутреннее оборудование тоннеля.
При производстве работ по сооружению тоннелей открытым способом широкое применение получило применение проходческих комплексов (рисунок 9.74). Такой комплекс включает передвижную крепь (щит) 1, козловый кран 5 и гидравлический экскаватор 4. Передвижная крепь имеет две стенки 8 и 13, каждая из которых состоит из двутавровых балок, обшитых стальным листом. Стенки соединяются между собой в средней части опорной рамой 9, в которой вмонтированы гидроцилиндры. Опорная рама разделена на секции 7 и 12, что обеспечивает монтаж и демонтаж передвижной крепи.
Рисунок 9.74 – Проходческий комплекс для сооружения тоннеля открытым способом
В передней части опорной рамы вмонтированы четыре профилирующих выдвижных ножа 2, для планировки основания котлована. В верхней передней части крепи установлена распорная балка 6 с подкосами, чем достигается жесткость ножевой части в верхнем и среднем сечениях и одновременно позволяющими экскаватору вести разработку забоя.
Сзади опорной рамы на гидроцилиндрах 10 подвешена распределительная рама 11, позволяющая равномерно передавать усилия от гидроцилиндров на обделку.
После монтажа передвижной крепи в камере и раскрытия котлована до проектной отметки крепь выходит на трассу тоннеля, отталкиваясь гидроцилиндрами от опорной стенки. Конструкция крепи позволяет вести проходку двухпутного тоннеля на прямых участках и на кривых за счет установки вставок в опорную раму.
Грунт разрабатывают экскаватором, а вывозят автосамосвалами.
Крепь передвигают на длину секции обделки после разработки грунта в основании котлована и подчистки его профилирующими ножами. После этого профилирующую раму возвращают в исходное положение и укладывают основание (сухую смесь песка, цемента и щебня или жесткий бетон) под цельносекционную обделку с заводской гидроизоляцией, устанавливаемую краном.
По мере продвижения крепи пространство между боковыми стенами обделки и котлованом засыпают и утрамбовывают. В хвостовой части имеется уплотнительное устройство, препятствующее попаданию засыпки в зону укладки тоннеля.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Строительство туннелей: способы и цели
Тоннелем называют горизонтальный или наклонный искусственный проход под землей. Такие объекты создаются для разных целей. Есть пешеходные, велосипедные, автомобильные, железнодорожные, тоннели подземных коммуникаций, метро, трамваев и т. д.
Наиболее «тоннельным» видом транспорта является метро. Большая часть его линий проложена проходах, которые могут находиться на разной глубине под землей. Автомобильные и железнодорожные тоннели прокладывают под горами и холмами, чтобы укоротить общую длину маршрута. Иногда бывает целесообразнее проложить тоннель, чем возводить мост.
История
Созданием этих объектов люди занимались с древних времен. Первые искусственные сооружения такого типа появились уже в каменном веке. В скалах прорубались пещеры, катакомбы, каменоломни, шахты рудников. Странами, где этим стали заниматься раньше, чем где бы то ни было, являлись Египет и Греция, а также города Рим и Вавилон. Там тоннели рыли в целях добычи полезных ископаемых, при строительстве храмов, гробниц, прокладки водоводов. При работах использовались самые простые орудия, а скальные породы, в которых прорубали проход, не закреплялись.
Самый первый подводный тоннель был построен под рекой Евфрат в районе 2160 года до нашей эры.
Иногда строили тоннели и в Средневековье, преимущественно в военных целях. В поздней фазе Средневековья активно создавались судоходные проходы. Первый железнодорожный тоннель появился в 1826-1830 гг. А первый автомобильный был построен в 1927 году под рекой Гудзон.
В СССР особенно часто строились железнодорожные подземные сооружения. Их прокладывали через Урал, Кавказ, Крым. Строительство автомобильных тоннелей стало актуальным с увеличением числа машин после распада СССР.
Что из себя представляет?
Тоннель – это искусственная пустота вытянутой формы, проложенная в горной породе. Если порода прочная, то проход не закрепляют, а если рыхлая, то устанавливают искусственные закрепительные сооружения. Они называются обделкой и принимают на себя значительную часть горных нагрузок, а также участвуют в гидроизоляции. На входах и выходах сооружают так называемые порталы. Они могут иметь архитектурный вид.
Способы строительства туннелей
Существует два типа – закрытый и открытый. Первый способ используют для прокладки проходов на большой глубине (более 20 метров), а также для тоннелей мелкого заложения. Открытые применяют при прокладке неглубоких ходов. Плюсом этого способа является более низкая стоимость, а минусом – необходимость отведения от места стройки находящихся в ее зоне коммуникаций и транспортных путей.
Закрытые способы прокладки тоннелей
Выбор способа, по которому будут строить тоннель, зависит от типа породы, которую нужно будет прорывать, и назначения объекта. Закрытые способы часто применяют при строительстве тоннеля метро и железнодорожных тоннелей. Грунты могут быть крепкие, мягкие, трещиноватые, обводненные.
- При горном способе прокладки используются буровые и взрывные работы. Основным элементом проходки является заложение взрывчатого вещества и осуществление направленного взрыва. Обломки разрушенной породы удаляются из забоя на поверхность. Образующаяся полость сначала укрепляется, а затем осуществляется обделка. Используют этот способ в том случае, когда горные породы устойчивые и крепкие.
- Комбайновый тип прокладки также основан на разрушении породы. Однако для этого используют специальную тоннелепроходческую технику. Это так называемые комбайны для рытья тоннелей. Так же, как и предыдущий, этот способ применяют в случае высокой и средней крепости пород.
- Новоавстрийский метод строительства туннелей применяется для мягких и трещиноватых пород. Основан на создании временных креплений за счет набрызгивания на поверхность породы бетона, а также укреплении анкерами. Это повышает устойчивость свода в зоне забоя. Что же касается постоянной обделки, то она может выполняться на удалении от места забоя, для чего используют механизмы высокой производительности.
- Щитовый способ прокладки основан на использовании проходческого щита, которым выполняется прокладка тоннеля по всему сечению, после чего осуществляется обделка. Этот метод также применяется для рыхлых и трещиноватых пород.
- При наличии высокой степени обводненности, неустойчивости грунтов и наличии агрессивных сред используют специальные методы проходки. Для этого может применяться закрепление специальным раствором, замораживание, водоотведение, работа с сжатым воздухом. Также могут быть использованы щитовые методы, дополненные активным пригрузом забоя.
Открытые способы прокладки тоннелей
Применение открытого способа строительства туннелей целесообразно при рытье проходов мелкого заложения. При этом используют следующие технологии:
- Котлованный метод заключается в создании котлована на всю ширину и глубину строящегося объекта. Стены могут быть искусственно укреплены, либо соответствовать естественному залеганию пород. После обделки тоннеля котлован засыпают. Этот способ использовался при строительстве метро в Берлине.
- Щитовой способ строительства туннелей заключается в использовании прямоугольного щита для обделки.
- Траншейных метод нередко применяют при прокладке пешеходных тоннелей. Он заключается в рытье котлована по частям.
Заключение
Таким образом, строительство транспортного тоннеля может осуществляться разными способами, что зависит от поставленных задач и особенностей грунтов. Наибольшее распространение имеют тоннели железнодорожные и для метрополитена.
Источник
