Logo name

Опыт и перспективы строительства подводных тоннелей в России (статья)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск
Статья Семинар о подводных тоннелях, 1.jpg
Президиум семинара
В перерыве. На снимке (слева направо): президент корпорации «Трансстрой» В. А. Брежнев, Генеральный директор ГАО «Мосметрострой» Ю. А. Кошелев, вице-президент корпорации «Трансстрой» О. Н. Макаров
С. Лионел (слева) и представитель французской фирмы
Р. Ловат, фирма «Ловат», Канада
Г. Гесс, член исполкома ИТА
А. Гарсой, компания «Парсонс Бринкерхоф», США

Специалистами разных стран накоплен большой опыт по строительству тоннелей под водными преградами. Разработаны новые конструкции и технологии, созданы надёжные машины.

Построен тоннель под проливом Ла-Манш, прокладывается под проливом Большой Бельт в Дании. Обсуждается вопрос о сооружении тоннелей под Гибралтаром и Босфором. В России эксплуатируются железнодорожный тоннель под Амуром, автодорожный в Санкт-Петербурге на Канонерский остров. Неоднократно пересекались реки и водные преграды в городах при строительстве метрополитенов.

Сегодня тоннельщики России готовы к более сложным работам. Давно существует проект — соединить надёжной круглогодичной транспортной связью остров Сахалин с материком. Прорабатывается фантастический проект прокладки тоннеля под Беринговым проливом, связав тем самым Азию и Северную Америку.

Актуальные проблемы по этим вопросам обсуждались на международном научно-техническом семинаре «Опыт и перспективы строительства подводных тоннелей в России», прошедшем в конце истёкшего года в Москве и организованном корпорацией «Трансстрой» и Тоннельной ассоциацией.

В нём приняли участие специалисты строительных, проектных, исследовательских организаций и учебных заведений из различных городов России и стран СНГ. Среди зарубежных участников семинара были представители фирм из Америки, Канады, Германии, Австрии, Финляндии, Франции, Чехии и др.

Открыл семинар первый вице-президент корпорации «Трансстрой» О. Н. Макаров.

С приветствиями к собравшимся обратились: президент корпорации «Трансстрой» В. А. Брежнев, зам. министра транспорта России В. Г. Березин, первый вице-губернатор острова Сахалин В. И. Шаповал и Г. Гесс, член Исполкома ИТА, который, в частности, дал высокую оценку деятельности Тоннельной ассоциации России.

С докладами выступили:

Г. С. Переселенков, д-р техн.наук, проф., завлабораторией АО ЦНИИС. Он остановился на проблемах тоннельных пересечений водных преград при формировании единой федеральной транспортной сети России:

— Единая федеральная транспортная сеть (ЕФТС) в период существования СССР формировалась без ранжирования приоритетов по признаку обеспечения государственной самостоятельности России, в результате чего после распада Союза Россия получила транспортную сеть, не отвечающую многим жизненно необходимым для неё требованиям, а именно:

наличествует ряд дефицитов сети (порты на Балтийском и Чёрном морях в основном оказались в странах ближнего зарубежья, традиционные пути сообщения регионов России между собой вместе с сортировочными станциями, терминалами и базами эксплуатации оказались частично проходящими по территориям смежных государств);
сеть не приспособлена к рыночным условиям хозяйствования, ориентирована на постоянные плановые корреспонденции грузовых потоков, которые в новых условиях не только нарушены, но и не могут быть постоянными;
образование связей новых сырьевых источников затруднено из-за отсутствия путей сообщения в регионах их расположения, в частности, не имеют круглогодично действующих сухопутных путей сообщения северные регионы, обладающие большим потенциалом;
недостаточны транспортные коридоры на связях со странами ЕС и Тихоокеанского бассейна.

Указанные обстоятельства неизбежно приведут к необходимости в ближайшем будущем интенсивно развивать ЕФТС как за счёт модернизации имеющихся путей сообщения, так и за счёт строительства новых портов и сухопутных транспортных путей — железнодорожных и автомобильных магистралей. Это строительство потребует решения ряда достаточно сложных технических проблем, связанных с организацией транспортных коридоров, в том числе через густонаселённые промышленные центры (или в обход их), и с сооружением новых магистралей на территориях с экстремальными климатическими и геологическими условиями, в частности, в приполярной и заполярной зоне.

Вероятными трассами, на которых может быть осуществлена проработка тоннельных альтернатив пересечения водных преград, являются пересечения:

приустьевых участков рек Северной Двины, Оби, Пура, Енисея, Таза, Лены, Индигирки, Яны, Колымы на перспективной Полярной магистрали;
Татарского и Берингова пролива на Сахалинской и Русско-Американской (Трансконтинентальной) магистралях;
рек Невы, Волги, Дона на обходах крупных агломераций при организации транспортных коридоров.

Перспективы использования подводных тоннелей просматриваются также на трассах, образующих Международную (Всемирную) транспортную систему сухопутных дорог при соединении материков Европа — Африка (тоннель через Гибралтар), Азия — Африка (через Суэцкий и Баб-эль-Мандебский проливы), Европа — Азия (тоннели через проливы Босфор, Дарданеллы, Керченский), а также Азия — Океания и Океания — Австралия (в более отдалённой перспективе).

Ряд проблем совершенствования конструктивно-технических решений тоннельных переходов на пересечении водных преград, таких, как проблема гидроизоляции, вентиляции, обслуживания, гарантий надёжности и технологии сооружения, подлежит научной проработке уже в настоящее время, поскольку от их решения будет зависеть конкурентоспособность подводных тоннелей на железных и автомобильных дорогах при сравнении их с мостовыми переходами.

О перспективах строительства железных дорог на остров Сахалин и к Берингову проливу рассказал В. Б. Скорняков, директор АО «Мосгипротранс»:

— В последние годы АО «Мосгипротранс» выполнило ряд работ, посвящённых развитию сети железных дорог на Дальнем Востоке и прежде всего железной дороги, соединяющей материк с о. Сахалин, а также возможные проработки проектирования Трансконтинентальной магистрали, соединяющей Азиатский и Североамериканский континенты на участке Якутск — Берингов пролив и тоннель под Беринговым проливом с выходом на Аляску.

По заданию Академии транспорта РФ АО «Мосгипротранс» и Тоннельной ассоциацией разработан технико-экономический доклад строительства новой железнодорожной линии, соединяющей железные дороги о. Сахалин и материка в единую железнодорожную сеть России. Строительство этой новой линии следует рассматривать как дополнительный, качественно новый выход Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей к океану.

В район тяготения новой линии входят: Приморский и Хабаровский края, Амурская, Сахалинская, Магаданская, Камчатская области, республика Саха (Якутия), другие регионы России и Япония.

Возможные варианты трассы:

первый — отход от Байкало-Амурской магистрали в районе ст. Дуки. Трасса его проходит долиной реки Амгунь, пересекает Амур и выходит к тоннельному переходу;
второй — строительство новой линии от ст. Чёрный Мыс с усилением участка существующей дороги Сахалин — Чёрный Мыс.

Оба варианта трассы проходят примерно в одинаковых климатических и инженерно-геологических условиях.

По первому варианту сокращается эксплуатационная длина примерно на 80 км при увеличении укладки пути на 280 км в условиях более сложного рельефа местности и необходимости строительства нового моста через р. Амур.

Для дальнейшего рассмотрения выбран второй вариант выхода к мысу Лазарева со строительством железнодорожной линии от Комсомольска-на Амуре через Де-Кастри, мыс Лазарева — Ноглики.

Сооружение новой линии, соединяющей железные дороги материка и Сахалина в единую транспортную сеть России, позволит:

освободить производственные мощности морских портов материка от перевалки грузов, следующих на Сахалин, в Магадан и на Камчатку, и использовать их для обработки экспортно-импортных грузов;
частично разгрузить Забайкальскую и Дальневосточную железные дороги, переключив грузопоток в объёме 12 — 15 млн.т на БАМ.

Идея создания трансконтинентальной железнодорожной магистрали между Евразией и Северной Америкой с пересечением Берингова пролива имеет целью организацию круглогодичных транзитных сухопутных перевозок между странами Америки, с одной стороны, и Азии, Европы и Африки, — с другой, по железной дороге, соединяющей эти континенты через Берингов пролив.

Возможны два принципиальных направления магистрали: северный по кратчайшей трассе между Якутском и Беринговым проливом и южный, предусматривающий прохождение железной дороги по наиболее освоенным районам рассматриваемого региона.

Первый имеет меньшую длину и в наибольшей степени отвечает назначению железной дороги как транзитной межконтинентальной магистрали. В то же время этот вариант только в пределах Якутии на участке длиной 1800 км проходит вблизи Хандыги, Усть-Неры и Зырянки — относительно крупных населённых пунктов, имеющих промышленность в настоящее время и перспективы её дальнейшего развития, а на большом протяжении в пределах Магаданской области и Чукотки трасса проходит по малоосвоенным и необжитым районам, что делает её в недостаточной мере соответствующей интересам развития края.

Трасса южного варианта в пределах первых 800 км (до района хребтов Сунтар-Хаята) повторяет положение северного направления, далее идёт к югу, приближаясь к полюсу холода Оймякону, а в верховьях реки Колымы пересекает два хребта с отметками до 1150 м тоннелями по 7 км, проходит по долине реки Колымы, пересекает тоннелем длиной 4 км хребет Омсукчанский (абс. отм. 750 м), затем хребет Коркоданский и спускается в долины рек Балычиган и Сугой, пересекает реку Пенжин, а также тоннелем длиной 3,5 км — хребет Русских гор. Далее линия проходит долину реки Анадырь по северному берегу и Анадырскую приморскую низменность, пересекает хребет Искатель (абс. отм. 550 м) и на последних 400 км до мыса Уэлен повторяет положение Северного варианта.

Кроме двух принципиальных направлений трассы — Северного протяжённостью 3850 км и Южного длиной 4020 км, проработаны варианты: Комбинированный — 3970 км (первые 740 км трассы являются общими для двух вариантов), и Полярный.

По каждому из них выявлена необходимость тоннельных пересечений хребтов. Так, по трассе Южного варианта необходимо соорудить 6 тоннелей длиной от 1 до 11,5 км общей протяжённостью 22,2 км (данные приводятся без учёта подводного тоннеля под Беринговым проливом, длина которого около 113 км), по трассе Северного варианта — 4 тоннеля длиной от 0,3 до 5,2 км общей протяжённостью 7 км, по трассе Комбинированного варианта — 5 тоннелей длиной от 1 до 11,5 км общей протяжённостью 20,6 км, по трассе Полярного варианта — 3 тоннеля длиной от 1,6 до 5,5 км, общей протяжённостью 9,5 км.

Выполненная эскизная проработка и экспертная оценка объёмов и стоимости работ на основании имеющегося опыта изысканий, проектирования и строительства железных дорог в сложных природных условиях северных районов Дальнего Востока позволяют сделать вывод о технической возможности осуществления проекта строительства железнодорожной магистрали от Якутска до Берингова пролива по любому из рассмотренных направлений.

Конструкция и технология строительства тоннеля под Татарским проливом — тема обсуждения В. Е. Меркина, акад. АТ РФ, д-ра техн. наук, проф., директора НИЦ ТМ АО ЦНИИС:

— С учётом особой важности и перспективности развития Дальневосточного региона и о. Сахалин за счёт организации всесезонной железнодорожной связи творческим коллективом ведущих специалистов-тоннельщиков по заданиям Академии транспорта и Госстроя России в конце 1993 г. подготовлен технико-экономический доклад (ТЭД) с предложениями по обеспечению прямой железнодорожной связью Дальневосточного региона с о. Сахалин через тоннельный переход под Татарским проливом.

Разработка базировалась на использовании архивных (50-х годов) материалов Метрогипротранса и других организаций по титулу строительства тоннеля через Татарский пролив, данных об эффективности современной транспортной связи о. Сахалин с материком, анализе отечественного и мирового опыта сооружения протяжённых тоннелей в сложных инженерно-геологических и климатических условиях.

Из намеченных ещё в 1951 г. вариантов трассы пересечения пролива к проработке в ТЭД принят вариант «Средний», который характеризуется наименьшей длиной подводной части (7,8 км) и по которому имеются наиболее полные материалы инженерно-геологических изысканий.

Условия пересечения пролива тоннелем оценены как уникально сложные практически по всем природно-климатическим и, прежде всего, по инженерно-геологическим факторам. Исходя из этого, в ТЭД рассмотрено пять возможных вариантов конструктивно-технологических решений строительства:

глубокое заложение при щитовой проходке основного тоннеля наружным диаметром 9,5 м и обслуживающего тоннеля диаметром 5,5 м;
то же, тоннеля наружным диаметром 11,4 м или 11,6 м;
мелкое заложение с опускными секциями;
тоннельно-мостовой вариант при щитовой проходке тоннелей;
тоннельный комбинированный вариант с опускными секциями на мелководье и щитовой проходкой на глубоководном участке.

С использованием методики экспертных оценок было определено влияние строительных и эксплуатационных показателей и по 10-балльной шкале дана обобщённая оценка вариантов, в соответствии с которой для дальнейшей разработки в ТЭО рекомендованы варианты 1 и 2.

По варианту 1 обделка основного тоннеля принята из стандартных чугунных тюбингов с внутренней железобетонной рубашкой толщиной 30 см. Внутренний размер тоннеля позволяет разместить железнодорожный путь по габариту С и две боковые пешеходные дорожки шириной по 1 м вместо ниш, устраиваемых согласно СНиП через каждые 60 м.

Технологический (обслуживающий) тоннель расположен параллельно основному на расстоянии в свету не менее 20 м. Его обделка принята из чугунных тюбингов с внутренней железобетонной рубашкой толщиной 25 см. Между основным и технологическим тоннелями устраиваются сбойки через 0,6 км.

По варианту 2 внутренний диаметр тоннеля, равный 10 м, выбран из условия размещения в тоннеле железнодорожного пути по габариту С и боковой площадки шириной 3,5 м, предназначенной для устройства продольной пешеходной дорожки шириной 1 м, камер для хранения ремонтных механизмов и материалов через 300 м, размещения водоотливных установок. Никаких дополнительных выработок, выходящих за очертания круглой тоннельной обделки, не предусматривается.

Сборная обделка тоннеля может быть выполнена из чугунных тюбингов или железобетонных блоков наружным диаметром соответственно 11,4 и 11,6 м с внутренней железобетонной рубашкой.

Гидроизоляция чугунной и сборной железобетонной обделок предусматривается в виде двух линий резиновых прокладок, может быть применена также плёночная оклеенная гидроизоляция между сборной железобетонной обделкой и внутренней железобетонной рубашкой.

Из двух анализируемых вариантов наиболее предпочтительным признан второй, так как по варианту 1 необходимо трудновыполнимое в подводной части трассы устройство многочисленных сбоек.

При открытом способе работ на береговых участках тоннеля, а также при способе опускных секций рекомендуется применение монолитной железобетонной обделки.

С учётом необходимости сооружения тоннеля в совершенно неустойчивых обводнённых песчано-илистых грунтах щитовые агрегаты должны быть оснащены системой уравновешивания гидростатического давления. Многофакторная оценка показала, что для рассматриваемых условий могут быть рекомендованы щиты:

с гидравлической пригрузкой и гидротранспортом грунта;
с комбинированной грунтовой суспензионной пригрузкой и рельсовой откаткой породы.

Строительство прибрежных участков подводного тоннеля суммарной длиной 6,6 км предусматривается осуществить способом опускных секций по поточной схеме: по мере изготовления тоннельных секций они доставляются к створу тоннеля и погружаются на дно вскрытой подводной траншеи. После стыковки соседних секций их засыпают грунтом и камнем и устраивают сопряжения с подрусловым участком тоннеля, сооружаемым щитовым способом.

На участке от западного портала до берега пролива (2300 м) проходку тоннеля в скал¬ных грунтах предлагается вести буровзрывным способом с монолитной бетонной обделкой.

Ориентировочная продолжительность проходческих работ в ТЭД определена 9-10 лет при величине прямых затрат (в ценах 1984 г.) до 220 млн руб.

С инженерно-геологическими и гидрографическими условиями строительства тоннеля под Татарским проливом ознакомил собравшихся В. В. Лехт, начальник отдела АО « Метрогипротранс»:

— Строительство тоннеля под Татарским проливом будет осуществляться в очень сложных инженерно-геологических условиях, определяемых, прежде всего, отсутствием под акваторией пролива толщи устойчивых грунтов. По условиям строительства всю трассу тоннеля можно разбить на три участка.

Первый — длиной 2,3 км располагается в пределах материковой части, где строительство будет вестись в устойчивых кристаллических породах горным способом с применением буровзрывных работ. На этом участке возможен вполне определённый набор неблагоприятных явлений, характерных для строительства большинства горных тоннелей: вывалы, горное давление, зоны повышенной трещиноватости и водопритоков, зоны выветрелости и разломов и т. п.

Второй участок — около 8 км находится непосредственно под акваторией Татарского пролива. Это наиболее сложный отрезок, гае тоннель будет строиться в водонасыщенных песчано-глинистых грунтах с гидростатическим давлением до 5 МПа. Для успешной проходки предполагается задействовать специально запроектированные механизированные комплексы с пригрузом на забойную часть. На переходном участке сопряжения скальных устойчивых и песчаных неустойчивых грунтов (со стороны западного портала) предполагаются отсыпка дамбы, сооружение с неё котлована с применением замораживания грунтов по его контуру и заглублением замораживающих колонок в скальный массив. В случае строительства сервис-тоннеля притоннельные камеры и сбойки предполагается осуществлять с применением большого объёма специальных методов: замораживания грунтов, их химического закрепления или цементации.

Третий участок длиной около 1,3 км расположен в пределах о. Сахалин. По своим инженерно-геологическим условиям он близок ко второму участку, только имеет меньшее гидростатическое давление на забой. Здесь рекомендуется использовать тот же способ строительства — механизированный проходческий комплекс с пригрузом забоя. Вблизи портала имеется возможность строительства открытым способом в котловане с применением водопонижения.

Технология сооружения тоннеля под Татарским проливом — тема выступления В. П. Самойлова, канд. техн. наук, директора НТЦ Мосинжстроя:

— Топография, гидрология и геология района железнодорожного тоннельного перехода под Татарским проливом в наиболее его узком месте создают крайне тяжёлые условия, требующие использования самых современных технологий и технических средств для строительства тоннеля.

Принятая в 50-е годы технология строительства предусматривала щитовую проходку одного тоннеля диаметром 8,5 м с чугунной обделкой на большой глубине при гидростатическом давлении до 0,75 МПа в основном в неустойчивых песчаных грунтах. При этом полученные данные изысканий и проектные разработки определили необходимость создания специального герметического щитового агрегата для сооружения подводного тоннеля, к которому были предъявлены особые требования по работоспособности, надёжности, прочности и мощности.

В процессе разработки в начале 50-х годов вариантов конструктивных схем щитовых агрегатов, выбора реализуемой схемы и разработки технической документации по ней и по технологии строительства тоннеля были выполнены первые научно-теоретические обоснования ряда основных расчётных параметров для обеспечения безаварийного процесса проходки, базирующегося на сочетании принципов вдавливания головной части агрегата в грунт, гидроструйного воздействия на забой и гидротранспортирования пульпы из герметической призабойной камеры (в то время это решение являлось передовым в технике мирового тоннелестроения).

После отмены решения о постройке тоннеля с 1954 г. по 80-е годы в Советском Союзе был выполнен большой объём научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с целью создания эффективной системы щитового агрегата для подводного тоннелестроения.

Исследовательские работы при этом велись в двух направлениях:

изучение процесса внедрения открытых ножевых частей проходческих щитов в неустойчивый песчаный грунт;
изучение взаимодействия головных частей герметических гидромеханизированных щитовых агрегатов с водонасыщенной грунтовой средой.

Совокупные результаты проведённых НИОКР выявили сущность процессов работы щитов в неустойчивой среде, в том числе водонасыщенной, привели к созданию научной базы расчётов параметров силового взаимодействия щитов и грунтов, обосновали техническую возможность успешной подводной щитовой проходки.

В настоящее время на основе этих результатов и современного опыта строительства тоннелей специальными щитами в сложных инженерно-геологических условиях и с учётом возможности проходки подводной части тоннеля на небольших глубинах предложена и разрабатывается более эффективная концепция технологии сооружения тоннельного перехода под Татарским проливом, состоящая в щитовой проходке с применением агрегата, сочетающего гидравлическое воздействие на забой с механическим, и «экструзионного» способа вдавливания в массив с выносом грунта на дно пролива.

Ввиду высокой сложности постройки тоннеля под Татарским проливом, необходимости больших капиталовложений и наличия исключительно важной для о. Сахалин проблемы экологической безопасности настоятельно требуется проведение углублённых теоретических и экспериментальных исследований с последующим научным мониторингом по предлагаемой новой технологии строительства тоннельного перехода.

Основной концепцией строительства тоннеля под Беринговым проливом поделился с собравшимися С. Н. Власов, акад. АТ РФ, зам. председателя Правления Тоннельной ассоциации:

— Инженерной общественностью широко обсуждается вопрос о сооружении железной дороги, которая соединит Североамериканский и Азиатский континенты, то есть восточное и западное полушария Земли и пройдёт в тоннеле под Беринговым проливом между Аляской и Чукоткой.

Возникновение идеи этого строительства обусловлено двумя факторами. Во-первых, возможностью обеспечения кратчайшей связью азиатского и американского материков и, во-вторых, попутным освоением и использованием минеральных ресурсов Сибири и Аляски, что одновременно будет способствовать межнациональному общению и туризму.

В современном варианте проект имеет целью установление устойчивой транспортной и коммуникационно-энергетической связи между Евразией и Северной Америкой, для чего предусматривается:

сооружение тоннеля через Берингов пролив;
строительство Трансконтинентальной железнодорожной магистрали Британская Колумбия (Канада) — Аляска (США) — Чукотка — Магаданская область — республика Саха (Россия) с выходом на Байкало-Амурскую и Транссибирскую магистрали;
развитие объектов энергетики и создание трансконтинентальной линии электропередачи;
прокладка кабелей связи и продуктопроводов.

Тоннельный переход через Берингов пролив безусловно является важнейшей частью грандиозного технического проекта. Тоннель пройдёт под проливом в наиболее узкой его части (около 90 км), где в середине расположены два острова Диомида, что, конечно, облегчает проходку тоннеля. Острова разделяют всё расстояние в проливе ориентировочно на три участка.

Основные населённые пункты на побережье Российской Федерации — посёлки Уэлен и Дежнёво, метеостанция Наукан, на побережье Аляски — посёлки Уэйл и Тан-Сити.

Глубина пролива в основном составляет 40-50 м. Дно сложено коренными породами, лишь изредка прикрытыми тонким слоем песчано-гравийного материала.

По аналогии с геологическим строением прилегающих к проливу участков суши предполагается, что район строительства тоннеля сложен метаморфическим комплексом протерозоя с отдельными нарушениями структуры в виде разломов. Район характеризуется суровыми климатическими условиями.

С учётом этих, а также других условий длина тоннеля составит около 113 км. Из этой длины около 85 — 86 км проходят в неблагоприятных условиях, а остальные 27 — 28 км — в породах незначительной раздробленности.

Предварительно рассматриваются два варианта тоннельного перехода:

два однопутных транспортных тоннеля с тоннелем обслуживания между ними;
один двухпутный транспортный с параллельным сервисным.

Сооружение и эксплуатация такого протяжённого тоннеля в суровых климатических условиях требует решения ряда строительных и эксплуатационных проблем.

На настоящем этапе прогнозной оценки возможности осуществления проекта строительства тоннельного перехода под Беринговым проливом должны быть сосредоточены сейчас усилия российских и американских специалистов.

Опытом строительства и эксплуатации тоннеля под Амуром поделился А. В. Бушин, канд. техн. наук, зам. начальника Главного управления пути МПС РФ:

— Длина тоннеля 7 км. Всего сооружено четыре шахтных ствола, смонтировано пять щитов, щитовая проходка выполнена на длине 3627 м. Горным способом проходка велась на восточном участке тоннеля из трёх забоев на общей длине 2531 м. Открытый способ применён на западном участке протяжённостью 1350 м.

Работы из восьми забоев закрытым способом и на открытом участке производились со средней скоростью 2,25 м/сут. Наружный диаметр щитов 7900 мм, внутренний диаметр тоннеля 7400 мм. Расстояние от головки рельса до шелыги свода 6125 мм.

На западном участке обделка из монолитного железобетона прямоугольного сечения, в подводной части — круглая обделка из чугунных тюбингов, на остальных участках — монолитная бетонная обделка с оклеенной изоляцией и железобетонной рубашкой толщиной 20 см. Впервые была применена металлическая передвижная опалубка в виде секции длиной 6 м с окнами на разных уровнях для подачи бетона.

Рельсошпальная решётка уложена на каменно-щебёнчатое основание без устройства водоотводных лотков. Вместо материальных камер и людских ниш применены пешеходные дорожки с обеих сторон от оси пути с проёмами через 50 м по длине.

Тоннель обслуживает Амурская дистанция пути со штатом 153 человека, включая тоннельную бригаду — 15 человек и бригаду по текущему содержанию пути — 17 человек.

Дистанция осуществляет контроль и текущий ремонт пути и тоннельной обделки, наблюдает за температурным режимом припортальных участков, предупреждает образование наледей. Для наблюдения за состоянием рельсошпальной решётки применяются путеизмерительная и дефектоскопная тележки. Бригада путейцев по графику следит за стабильностью основания пути.

С целью предотвращения образования наледей и промерзания обделки вдоль тоннеля проложен паропровод, обеспечивающий повышение температуры внутри тоннеля. В 1981 г. в связи с ростом числа проходящих поездов мощность котельных, подающих пар, была увеличена. В 1977 г. по проекту Метрогипротранса проведена реконструкция вентиляционных установок в тоннеле.

Вентиляторы работали по утверждённой схеме в период эксплуатации тоннеля сначала при паровозной, а затем тепловозной тяге. С переходом на электрическую тягу вентиляция работает только во время капитального ремонта пути, так как на путеукладочных кранах применяется дизельное топливо.

Вода, просачивающаяся в тоннель, собирается в два отстойника у стволов № 2 и № 3 и после фильтрации выбрасывается в Амур, а нечистоты собираются в цистерну и вывозятся за пределы тоннеля.

Опытом строительства автодорожного подводного тоннеля в Санкт-Петербурге поделился В. В. Стрельцов, главный инженер АО «Трансмост»:

— В настоящее время в комплексе инженерных сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений ведётся строительство подводного автодорожного тоннеля длиной 2 км.

Тоннель расположен в месте пересечения защитной дамбой судоходного Морского канала Невской Губы недалеко от Кронштадта и предназначен для пропуска участка кольцевой автомагистрали, идущей по дамбе.

В поперечном сечении обделка тоннеля, выполненная из монолитного железобетона, имеет ширину 42 м, высоту 9,8 м и обеспечивает трёхполосное движение автомобилей в каждом направлении.

Гидроизоляция тоннеля — металлическая, толщиной 6 мм, рамп — оклеенная гидростеклоизолом.

Инженерное обеспечение включает вентиляцию, освещение, водоотлив, теленаблюдение, связь, автоматизированную систему управления и др.

Строительство осуществляется открытым способом, так как рядом с тоннелем возводится судопропускное сооружение в котловане под защитой шпунтового ограждения.

С учётом того, что прокладка такого тоннеля выполняется впервые в отечественной практике, разработке технической документации предшествовало проведение научно-исследовательских работ: выбор и моделирование системы вентиляции, создание резинового уплотнителя деформационных швов, разработка технологии бетонирования и др. Так, конструкция уплотнителя в швах, состав резины и технология её изготовления разработаны Ленинградским филиалом научно-исследовательского института резиновой промышленности. Надёжность работы была промоделирована кафедрой «Тоннели и метрополитены» МИИТа.

При строительстве тоннеля внедрены следующие прогрессивные решения: пространственные армоблоки длиной до 14 м; бетонирование конструкций с использованием трубного охлаждения для исключения термического трещинообразования; использование в качестве опалубки сборных плит с металлоизоляцией при бетонировании стен; сетчатая торцевая опалубка вместо деревянной и др.

С участием СКТБ Тоннельметростроя разработаны ППР и специальное оборудование для устройства оклеечной гидроизоляции.

Впервые при разработке вентиляции решена проблема влияния ветровых нагрузок в зоне порталов.

Продолжительность строительства согласно проекту — 7 лет.

О первом в России тоннеле из опускных секций рассказал С. Е. Дукаревич, начальник отдела АО «Ленметрогипротранс»:

— В 1983 г. в Ленинграде вступил в эксплуатацию подводный тоннель под Морским каналом, соединивший материк (Гутуевский остров) и Канонерский остров. Потребность в строительстве этого тоннеля обусловлена тем, что Канонерский остров был отрезан от материка судоходным каналом в устье р. Невы, где она впадает в Финский залив.

Сооружение тоннеля превратилось в опытный полигон для проверки и освоения новейших технологий, накопления опыта сооружения подобных объектов на пересечениях с водными преградами страны.

Протяжённость тоннеля — 924 м.

Участок опускных секций общей длиной 375 м, в том числе 150 м на кривой, состоит из пяти замкнутых железобетонных наплавных секций длиной по 75 м, высотой 8 м и шириной 14 м с металлической гидроизоляцией по наружному контуру. Между собой секции соединены с применением специального резинового профиля «Фредестейн» (Голландия).

Секции изготавливались в специальном док-шлюзе, построенном на Канонерском острове. Из док-шлюза секции наплаву доставлялись к месту установки, где они состыковывались, образуя единую систему подводного тоннеля, оборудованного всеми устройствами электроосвещения, вентиляции, теплоснабжения и обогрева проезжей части.

Особый интерес представляет выполнение замыкающего стыка, расположенного между последней опускной секцией и участком тоннеля, сооружённого открытым способом работ. В осуществлённой конструкции стыка предусмотрены обеспечение его водонепроницаемости путём уплотнения эластичной прокладки и возможность неравномерных осадок с одной стороны участка мелкого заложения, расположенного на естественном основании, и с другой стороны опускной секции, находящейся на намытом искусственном основании.

Объединение строительных способов сооружения замыкающего стыка с применением замораживания, в том числе и азотного, позволило получить качественно новые разработки, не применявшиеся до того времени в мировой практике тоннелестроения.

Опыт пересечения р. Невы в Санкт-Петербурге тоннелями метрополитена — тема выступления гл. технолога АООТ «Метрострой» Н. Н. Теленкова:

— В Санкт-Петербурге эксплуатируется 4 линии метрополитена и сооружается северный участок пятой.

Каждая из линий пересекает главное русло р. Невы, её рукава и протоки. Кроме того, тоннели Кировско-Выборгской и Московско-Петроградской линий пересекают погребенные русла древних протоков, так называемые «размывы» кровли протерозойских глин.

Инженерно-геологические условия пересечения главного русла характеризуются большой глубиной свободной воды по тальвегу (до 20 — 25 м) и наличием значительной зоны размыва под руслом, заполненной водонасыщенными песчано-гравелистыми и песчано-глинистыми наносами. Погребенные «размывы» также заполнены неустойчивыми водонасыщенными наносами с большим коэффициентом фильтрации и скоростями потоков.

Значительные глубины подрусловых и погребенных протоков существенно сокращают мощность устойчивых протерозойских глин и вынуждают проходить тоннели с минимальным прикрытием устойчивых грунтов над шелыгой или пересекать «размыв» по неустойчивым грунтам.

Первый подводный переход под Невой был осуществлён в 1956—1957 гг. при сооружении перегонных тоннелей Кировско-Выборгской линии между станциями «Чернышевская» и «Площадь Ленина». Проект предусматривал ручную щитовую проходку тоннелей диаметром 6 м в чугунной обделке под сжатым воздухом и сооружение внутренней монолитной железобетонной обоймы.

Проходка велась механизированными щитами ленинградского типа со встроенной защитной грудью в кессоне при давлении до 1,1 атм. В качестве обоймы усиления была использована сборная железобетонная обделка внутренним диаметром 5,1 м.

Пересечение главного русла при сооружении тоннелей Московско-Петроградской линии между станциями «Невский проспект» и «Горьковская» осуществлялось также механизированными щитами в чугунной обделке уже диаметром 5,5 м без усиливающей обоймы под сжатым воздухом при давлении до 1,1 атм. На подрусловом участке тоннели пройдены с уклонами 50 ‰ и 60 ‰.

Механизированными щитами под сжатым воздухом в чугунной обделке проложены и перегонные тоннели при пересечении главного русла между станциями «Василеостровская» и «Гостиный Двор».

Четвёртый переход под главным руслом был осуществлён при проходке первого участка Правобережной линии между станциями «Новочеркасская» и «Площадь Александра Невского». Тоннели сооружались механизированными комплексами КТ-1-5,6 при нормальном давлении со скоростью 450 м/ мес. При этом один тоннель сооружён в чугунной обделке, а второй — в блочной железобетонной, обжатой на породу.

Последние подводные переходы под главным руслом и Малой Невой пройдены между станциями «Адмиралтейская» и «Спортивная» в железобетонной, обжатой на породу обделке комплексами КТ-1-5,6 со средней скоростью 450 м/мес. при нормальном давлении.

Первый в истории строительства Санкт-Петербургского метрополитена «размыв» — Ковенский пересекался в 1956 г. тоннелями в чугунной обделке. Проходка велась механизированными щитами под сжатым воздухом.

Наиболее сложной оказалась прокладка тоннелей метрополитена через «размыв» в районе станции «Площадь Мужества». Погребенное русло пересекалось тоннелями, располагавшимися друг над другом в вертикальной плоскости, с временным закреплением грунтов замораживанием.

Во время проходки произошёл прорыв водонасыщенных грунтов плывунного типа. При ликвидации аварии впервые в нашей стране была применена технология низкотемпературного замораживания жидким азотом.

Опыт работы на этом участке успешно использовался при пересечении «размывов» в других местах, а также при сооружении тоннелей, выходящих на поверхность и пересекающих всю толщу водонасыщенных неустойчивых грунтов.

* * *

Вызвали интерес и выступления: представителя канадской фирмы «Ловат» Р. Ловата о современных механизмах для сооружения тоннелей в сложных гидрогеологических условиях; А. Гарсоя из американской компании «Парсонс Бринкерхоф» о подводных тоннелях, сооружённых за последние 30 лет; А. Марменса из немецкой фирмы «Ноэль» об опыте использования щитового проходческого комплекса при строительстве метрополитена в Париже под Сеной; З. Целла из фирмы «Дивидаг» (Германия) о завершающем этапе сооружения железнодорожного тоннеля под проливом Большой Бельт; Р. Белецки из немецкого общества ИСТТ о проектировании, особенностях контрактов и финансирования четвёртого тоннеля под Эльбой в Гамбурге и многих других зарубежных участников.

Активно прошли дискуссии по прослушанным докладам.

Во время проведения семинара были организованы производственные экскурсии.

Источник

  • «Опыт и перспективы строительства подводных тоннелей в России», журнал «Метро», № 1, 1996


[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 16:03, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100