Logo name

Тоннели БАМа (статья, 1976)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск
Типы обделок: I — чугунная; II — монолитная бетонная с арматурными каркасами; III — монолитная бетонная; IV — обделка из набрызг-бетона; 1 — анкеры

Основные технические параметры проекта

Трасса Байкало-Амурской магистрали, протянувшаяся на тысячи километров от Усть-Кута (ст. Лена) до Комсомольска-на-Амуре, проходит в очень сложных природных условиях, во многих местах пересекая водные преграды и горные хребты.

Наряду со множеством других искусственных сооружений на магистрали предстоит построить три тоннеля (Байкальский, Северо-Муйский, Кодарский) и один (Дуссе-Алинский) реконструировать.

Проектирование двух наиболее протяжённых тоннелей — Байкальского и Северо-Муйского было поручено коллективу Ленметропроекта. Совместно с Метрогипротрансом было составлено технико-экономическое обоснование (ТЭО) вариантов строительства Байкальского, Северо-Муйского и Кодарского тоннелей в двухпутном и раздельном однопутном исполнении.

Анализ технико-экономических данных показал, что с учётом всего комплекса условий сооружения и эксплуатации тоннелей — инженерной геологии, гидрогеологии, климата, транспортной и энергетической обеспеченности, сроков строительства, протяжённости и др. — целесообразней построить тоннели в раздельном однопутном исполнении. Этот вариант и был утверждён.

В соответствии с принятым решением Ленметропроект разработал технические проекты на строительство тоннелей в раздельном однопутном исполнении под электротягу.

Байкальский тоннель протяжённостью 6,7 км расположен на участке Усть-Кут — Нижнеангарск. Тоннель односкатный с подъёмом на восток при максимальном уклоне 13,5 ‰ проходит под самым низким, Даванским перевалом Байкальского хребта и пересекает границу Иркутской области и Бурятской АССР.

Северо-Муйский тоннель длиной 15,3 км, расположенный на участке Нижнеангарск — Чара, пересекает центральную часть одноимённого хребта. Тоннель двухскатный.

Оба тоннеля относятся к разряду перевальных. Районы строительства расположены в горной труднодоступной местности со сложным рельефом, суровым континентальным климатом, холодной продолжительной зимой и коротким относительно жарким летом. Расчётная температура минус 40°. Сейсмичность 8—9 баллов. Отсутствие устойчивых круглогодичных транспортных связей и источников электроэнергии вызывает серьёзные трудности, особенно в подготовительный период.

Полнота инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий различна. Для Байкальского тоннеля эти условия охарактеризованы по материалам инженерно-геологической съёмки в масштабе 1 : 5000, геофизических измерений и данных 13 буровых скважин; для Северо-Муйского тоннеля — по материалам съёмки в масштабе 1 : 10000, геофизических измерений и образцов 27 буровых скважин. На Байкальском тоннеле буровые скважины распределены относительно равномерно по всей длине, на Северо-Муйском — из-за очень тяжёлых условий местности скважины сосредоточены, в основном, на припортальных участках на длине менее 6 км. Средняя часть тоннеля на протяжении около 6 км не исследована даже геофизическими методами.

По результатам изысканий, инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства обоих тоннелей относятся к сложным.

Байкальский хребет по трассе тоннеля осложнён многочисленными тектоническими зонами разломов и надвигов (мощностью от нескольких до 100 м и более) из раздробленных и перетёртых пород. Граниты изменяются от слаботрещиноватых до сильнотрещиноватых и раздробленных до дресвы и щебня. Коэффициент крепости по Протодьяконову от 2 до 10. Обводнённость массива, особенно на участках тектонических зон, значительная (до 200 м³/ч на забой); имеются зоны напорных (от 5 до 20 ати) вод. Температура подземных вод и пород в тоннеле ожидается в пределах 8—10° выше нуля.

Гранитный массив по трассе Северо-Муйского тоннеля сильно дислоцирован тектоническими процессами с образованием многочисленных разноориентированных зон разломов, породы в которых раздроблены до состояния песка и щебня. Припортальные участки тоннеля сложены неустойчивыми рыхлыми четвертичными отложениями с большим притоком воды. Недалеко от западного портала тоннель встречает древнюю долину, заполненную неустойчивыми рыхлыми аллювиальными отложениями. Коэффициент крепости пород по Протодьяконову от 1,5—2 до 10. Обводнённость массива — значительная, при наличии напорных (до 25—30 ати) вод. Ожидаемые водопритоки на забой: до 150 м³/ч на припортальных участках и до 500—700 м³/ч в тектонических зонах. На восточном участке тоннеля обнаружены термальные воды с температурой 60—70°. Температура в горном массиве будет изменяться в широких пределах от 7—10° до 25—50° выше нуля.

Расстояние между осями раздельных однопутных тоннелей принято исходя из более рационального устройства подходов и из условий сейсмики.

Между тоннелями на всю их длину предусмотрена штольня для опережающей разведки с целью уточнения инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительства, в соответствии с которыми назначаются типы обделок сооружений и способы производства работ. Штольня позволяет открыть дополнительные забои в тоннелях и служит для транспортирования породы, материалов, механизмов и пропуска различных коммуникаций. Кроме того, она является дренажной — принимает и отводит грунтовые воды, поступающие в забои. С помощью скважин, пробуриваемых по её контуру, снижается гидростатическое давление в массиве, окружающем тоннели. На участках слабых пород из штольни производится их укрепление с помощью цементации. В период эксплуатации штольня будет использоваться в качестве служебного тоннеля.

Проходка штольни (в связи с возможностью встречи слабых грунтов с высоконапорными водами) предусмотрена с опережающим разведочным бурением горизонтальных скважин глубиной 70 м через превенторные устройства.

Конструктивные решения обделок основных тоннелей и технологических выработок, а также способы производства работ приняты аналогичными для Байкальского и Северо-Муйского тоннелей.

Типы обделок основных тоннелей запроектированы в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Внутреннее их очертание назначено в соответствии с габаритом приближения строений «С» по ГОСТ 9238—73 с учётом расположения двух боковых утеплённых дренажных лотков.

По несущей способности проектом предусмотрено четыре типа обделок (см. рисунок). Обделка типа I — чугунная, наружным диаметром 9,5 м запроектирована на участках тоннелей, находящихся в наиболее неблагоприятных геологических, гидрогеологических и сейсмических условиях. Такая обделка будет возведена на обоих портальных участках Северо-Муйского тоннеля и на восточном припортальном участке Байкальского, а также в тектонических зонах обоих тоннелей.

Монолитные бетонные обделки типа II и III подковообразного очертания имеют одинаковые внутренние размеры. Обделка типа II предусмотрена на участках, пересекающих породы в зонах разломов и значительной трещиноватости с коэффициентом крепости по Протодьяконову от 2 до 4. В связи с тем, что на этих участках возможно наиболее активное проявление сейсмических воздействий, в обделке типа II предусмотрена установка арматурных каркасов. В трещиноватых породах с коэффициентом крепости от 4 до 6 запроектирована обделка типа III.

Обделка типа IV — из набрызг-бетона с установкой анкеров и металлической сетки принята для участков тоннелей, находящихся в наиболее благоприятных условиях — в крепких слаботрещиноватых скальных породах с коэффициентом крепости по Протодьяконову более 7.

Для гидроизоляции монолитных бетонных конструкций на участках с малым водопритоком предусмотрено нагнетание за обделку раствора бентонитовой глины, а на участках, где возможен интенсивный водоприток — устройство металлической гидроизоляции, заанкеренной в обделку.

В тоннелях запроектирована постоянная продольная шахтная вентиляция с искусственным побуждением. Для этой цели на Байкальском тоннеле сооружается одна шахта, на Северо-Муйском — три; диаметр шахт — 7,5 м. Вентиляционные установки размещаются в камерах, устраиваемых в подходных выработках от стволов к тоннелям.

Проектами предусмотрено против образования наледей в стволах шахт создание в них положительной температуры путём реверсирования вентиляторов, которые будут подавать тёплый воздух из тоннелей, а также установка в стволах инфракрасных излучателей.

Общие схемы организации строительства Байкальского и Северо-Муйского тоннелей приняты по принципу параллельно-последовательного сооружения однопутных конструкций. Этот принцип является наиболее целесообразным, исходя из местных условий и объёмов предстоящих работ. При сооружении Байкальского и Северо-Муйского тоннелей предстоит разработать около 3 млн м³ грунта, уложить свыше 1 млн м³ бетона и железобетона. Максимальная потребность электроэнергии составит более 23 тыс. кВт, теплоснабжения — свыше 50 Гкал/ч. Отсутствие устойчивых круглогодичных транспортных связей с районами строительства тоннелей и местных источников энергии диктует необходимость принятия таких технических решений, реализация которых требует минимальных затрат. Поэтому в проектах и принята параллельно-последовательная схема — временная производственная база создаётся для строительства первого однопутного тоннеля, а сооружение второго начинается несколько позже и разворачивается по мере освобождения оборудования и рабочей силы из забоев первого тоннеля.

В проектах предусмотрено наиболее высокопроизводительное отечественное оборудование. Для расширения фронта работ открываются дополнительные забои через разведочно-дренажные штольни и через стволы шахт. На участках с совершенно неустойчивыми грунтами, проявляющими сильное горное давление, с большим водопритоком намечена щитовая проходка, на остальном протяжении тоннелей — горный способ разработки на полное сечение. При щитовом способе предусматривается применение обычного щита диаметром 9,5 м, тюбингоукладчика Б-17 и технологического комплекса; разработка породы отбойными молотками или буровзрывным методом.

Проходка тоннеля горным способом производится с использованием для буровзрывных работ агрегата ПБА-1. В зависимости от инженерно-геологических условий на участках, проходимых горным способом, запроектировано временное крепление различных типов и предварительное укрепление пород цементацией.

При проходке с порталов погрузка породы производится машинами ПНБ-3к в большегрузные самосвалы типа МОАЗ; в забоях, разрабатываемых от стволов и через штольни — теми же машинами ПНБ-Зк в вагонетки УВГ-2,5 через прицепной ленточный перегружатель УПЛ-2.

Бетонирование монолитной обделки ведётся одновременно с проходкой (отставание от забоя на 80—100 м), при этом применяется шарнирно-складывающаяся крупносекционная или мелкосекционная опалубка, перестановщики опалубки и пневмобетоноукладчики. Набрызг-бетон наносится машиной БМ-68.

При проходке стволов шахт намечено использовать подёемные машины Ц-3,5х2А и копры «Север-1», для бурения шпуров — установку БУКС-1М, для погрузки породы в бадьи ёмкостью по 5 м³ — породопогрузочные машины 2КС-2у. Бетон будет поступать в ствол по бетоноводу с поверхности от приствольного заглублённого бетонного узла. При переоборудовании подъёма для проходки горизонтальных выработок одна из двух бадей в стволе заменяется клетью.

Учитывая сложные инженерно-геологические условия, при проходке стволов предусмотрены специальные способы — замораживание и цементация пород.

При разработке технических проектов встречено ряд проблем, для успешного решения которых должны быть привлечены научно-исследовательские организации.

Дальнейшей разработки требуют следующие вопросы: технология укладки бетона с учётом суровых климатических условий, больших водопритоков, вечномёрзлых грунтов, термальных высокотемпературных вод; технология укрепления неустойчивых водонасыщенных пород; поиски новых эффективных материалов для гидроизоляции обделок и способов её нанесения; вентиляция, водоотвод, техника безопасности и охрана труда при производстве работ с учётом большой протяжённости тоннелей, сурового климата, сложной геологии и гидрогеологии; возможность использования термальных вод как в период строительства, так и при эксплуатации тоннелей; проверка моделированием схем постоянной вентиляции тоннелей; разработка и уточнение ряда нормативных положений применительно к тоннелям большой протяжённости в условиях сурового климата (противопожарные мероприятия, вентиляция, электроснабжение, объём инженерно-геологических изысканий и др.); технология горизонтального разведочного бурения из штольни при наличии большого гидростатического давления; прогнозирование фактического горного давления на тоннели путём натурных замеров при проходке опережающей штольни; исследование статической работы временной крепи в процессе строительства с учётом местных условий; борьба с наледями на припортальных участках тоннелей и в стволах шахт; изучение статической работы обделки из набрызг-бетона с учётом сейсмических воздействий.

От успешного решения этих вопросов зависит своевременное окончание строительства тоннелей БАМа и обеспечение их высоких эксплуатационных качеств.

Источник

  • Ф. БОЛЬШАНИН, И. Сахиниди, инженеры, «Тоннели БАМа», журнал «Метрострой», № 1, 1976


[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 16:04, 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