Строительство тоннелей и метрополитенов - Фролов Ю.С., Голицынский Д.М., Кулагин Н.И.

Глава 1. Технология строительства тоннелей горным способом
1.5. Временное крепление тоннельных выработок в неустойчивых грунтах
1.6. Временное крепление тоннельных выработок в устойчивых грунтах
1.7. Общие сведения об организации работ при проходке тоннелей горным способом
1.8. Способы проходки тоннелей в неустойчивых грунтах
1.9. Способы проходки тоннелей в устойчивых грунтах
1.10. Особенности сооружения тоннелей горным способом с возведением сборной обделки
1.11. Сооружение тоннелей большого сечения
1.12. Основы технологии работ по сооружению монолитной бетонной обделки
1.13. Бетонирование обделок в неустойчивых грунтах
1.14. Бетонирование обделок в устойчивых грунтах
1.15. Нагнетание раствора за монолитную бетонную обделку
1.16. Гидроизоляция монолитных бетонных обделок
Глава 2. Технология строительства тоннелей щитовым способом
2.5. Нагнетание раствора за сборную тоннельную обделку
2.7. Комплексная механизация работ при щитовом способе проходки
Глава 3. Технология строительства тоннелей специальными способами
3.2. Способ искусственного замораживания грунтов
3.3. Способ искусственного водопонижения
3.5. Способ предварительного тампонирования грунтов
Глава 4. Технология строительства тоннелей открытым способом
4.2. Строительство тоннелей в открытом котловане с временной крепью
Глава 5. Технология сооружения станций метрополитена
5.2. Сооружение станций закрытым способом
5.4. Сооружение станций открытым способом
5.4.2. Крепление котлованов и разработка грунта
5.4.3. Монтаж конструкций и их гидроизоляция
6.2. Способы и технологические схемы сооружения стволов шахт
6.3. Сооружение стволов шахт обычными способами
6.4. Особенности сооружения стволов шахт специальными способами
6.5. Сооружение стволов шахт с применением специальных видов крепи
6.6. Сооружение стволов шахт под сжатым воздухом
6.8. Основные требования техники безопасности при проходке шахтных стволов
Глава 7. Организация и планирование строительства тоннелей и метрополитенов
7.2. Подготовительные работы при строительстве тоннелей и метрополитенов
7.3. Временные здания, сооружения и коммуникации на строительных площадках
7.7. Основы проектирования тоннелей и метрополитенов
7.8. Элементы планирования тоннельных работ
Глава 8. Ремонт, реконструкция и восстановление тоннелей
8.4. Осушение и гидроизоляция тоннелей в процессе их эксплуатации
8.5. Особенности организации работ в эксплуатируемых тоннелях. Охрана труда и техника безопасности
Глава 9. Строительство искусственных сооружений на транспорте
9.3. Монтаж железобетонных пролетных строений
9.4. Монтаж металлических пролетных строений
Глава 10. Ремонт искусственных сооружений
10.2. Ремонт металлических пролетных строений
10.4. Особенности содержания и ремонта водопропускных труб и подпорных стен
Автор: Фролов Ю.С. Голицынский Д.М. Кулагин Н.И.
Теги: дороги железные дороги железнодорожное строительство автомобильные дороги дорожное строительство тоннели метрополитен городской транспорт инфраструктура города пассажирский транспорт рельсовый транспорт
ISBN: 5-277-00396-7
Год: 1989
Похожие
Строительство метрополитенов
Тоннели и метрополитены
Строительство метрополитенов
Тоннели
Текст
                    Среднее специальное образование
УЧЕБНИК
Строительство
тоннелей
и метрополитенов
УТВЕРЖДЕНО ГЛАВНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
КАДРОВ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТНОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА СССР
В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНИКА ДЛЯ ТЕХНИКУМОВ
ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1989
УДК [624.194-625.42] (075.32)
Строительство тоннелей и метрополитенов: Учебник для тех-
никумов трансп. стр-ва/Д. М. Голицынский, Ю. С. Фролов,
Н. И. Кулагин и др.; Под ред. Д. М. Голицынского.— М.:
Транспорт, 1989.—319 с.
Описана технология и организация строительства тоннелей и
метрополитенов. Рассмотрены различные способы производства работ
при сооружении транспортных тоннелей в самых разнообразных
инженерно-геологических условиях. Приведены технология сооружения
современных конструкций станций метрополитена. Освещены основ-
ные вопросы по организации и планированию строительства тоннелей
и метрополитенов. Описаны прогрессивные способы работ по ’ремонту,
реконструкции и восстановлению тоннелей. Кроме того, даны основы
технологии строительства искусственных сооружений (мосты, водо-
пропускные сооружения, подпорные стены) и их ремонт.
Для учащихся техникумов транспортного строительства и может
служить пособием для курсов повышения квалификации руководя-
щих работников и специалистов-тоннелестроителей.
Ил. 262, табл. 13, библиогр. 19 назв.
Книгу написали: д-р техн, наук Д. М. Голицынский —
введение, пункты 1.1 —1,5, 1.7, 1.8, 1.11, главу 4; канд. техн, наук
Ю. С. Фролов — пункты 1.10, 1.12—1.16, главы 2, 3, 5; канд. техн. наук.
Н. И. Кулагин—главу 7 кроме пунктов 7.4—76; П. Т. Ленец —
пункты 1.6, 1.9, главу 6, пункты 7.4—7.6; канд. техн, наук В. А. Под-
чекаев — главу 8; канд. техн, наук Г. И. Богданов—главы 9 и 10.
Рецензенты: начальник отдела Управления Мосметростроя
В. В. Торгалов, зам. директора Московского техникума трансп.
стр-ва К. Б. Прикот
Заведующий редакцией В. Г. Пешков
Редактор А. С. Яновский
3201020000-255
С -------------- 200—свод. пл. вып. лит. для сред. спец, учебн.
049(01)-89 заведений на 1989 г.
ISBN № 5^77-00396-7
© Издательство «Транспорт», 1989
ВВЕДЕНИЕ
Перед народным хозяйством сто-
ит важнейшая задача всемерной ин-
тенсификации, предусматривающая
дальнейшее наращивание производ-
ственного потенциала на базе на-
учно-технического прогресса, осво-
ение новых природных ресурсов
и дальнейший рост благосостояния
советского народа. Одной из основ-
ных частей плана интенсификации,
позволяющей успешно решить пос-
тавленные задачи, является повыше-
ние экономической эффективности
работы транспорта, дальнейшее ус-
коренное развитие сети железных и
автомобильных дорог.
Наиболее технически сложной,
трудоемкой и ответственной частью
транспортного строительства являет-
ся сооружение тоннелей и мостов.
Часто именно сроки строительства
этих искусственных сооружений яв-
ляются определяющими факторами
при сдаче транспортных магистралей
в эксплуатацию. Недаром при строи-
тельстве Байкало-Амурской магист-
рали именно тоннели называли «клю-
чами БАМа». Тоннели являются наи-
более эффективным средством прео-
доления различных высотных и вод-
ных преград, встречающихся на пу-
тях сообщения.
В настоящее время в крупней-
ших промышленно развитых странах
мира наблюдается тенденция к зна-
чительному расширению строитель-
ства транспортных тоннелей. В Япо-
нии построены такие крупные желез-
нодорожные тоннели, как Хокурику
(13,87 км), Накаяма (14,83 км),
Син-Канмон (18,71 км) и самый
протяженный подводный двухпутный
тоннель Сейкан (53,85 км). Соору-
жен ряд автодорожных тоннелей в
Альпах под Мон-Бланом (11,6 км) и
под перевалом Сен-Бернар (6 км).
Большое количество транспортных
тоннелей построено в Австрии и Ита-
лии. Предполагается строительство
подводных транспортных тоннелей
под проливами Ла-Манш (52 км),
Гибралтарским (50 км) и Мессин-
ским (3 км).
За последние годы в Советском
Союзе построены железнодорожные
тоннели в Восточной Сибири на ли-
нии Абакан—Тайшет, на Кольском
полуострове, ряд тоннелей (около
16 км) в Армении, в том числе
Меградзорскии однопутный тоннель.
При строительстве Байкало-Амур-
ской железнодорожной ма; истрали
сооружено около 15 км тоннелей и
ведется строительство самого боль-
шого в нашей стране железнодо-
рожного Северо-Муйского тоннеля
длиной 15,3 км. Намечено осу-
ществить строительство железно-
дорожной линии через Главный Кав-
казский хребет, в состав которой
должно войти 43 км тоннелей.
Ряд автодорожных и гидротехниче-
ских тоннелей построен в Закав-
казье, на Северном Кавказе, Урале
и в Средней Азии. Из них сле-
дует отметить высокогорный тон-
нель на автомагистрали Фрунзе —
Ош, Роккский автодорожный тон-
нель, Ирганайский автодорожный
тоннель, Дангаринский гидротехни-
ческий тоннель, а также сложный
гидротехнический тоннель Арпа-Се-
ван.
Впервые в практике отечествен-
ного тоннелестроения в Ленинграде
построен способом опускных секций
подводный транспортный тоннель
под Морским каналом.
В настоящее время транспортную
проблему в крупных городах (с
населением свыше 1 млн. чел.)
возможно решить только путем стро-
ительства метрополитенов, которые
являются, наиболее эффективным
видом городского транспорта, обес-
печивающим комфортные и скорост-
ные массовые перевозки пассажиров.
По сведениям Международного сою-
з
за по общественному транспорту
метрополитены эксплуатируются в
71 городе 30 стран мира. Сог-
ласно разработанной комплексной
транспортной схеме на период до
2000 г. в Советском Союзе предпо-
лагается продолжить и осуществить
новое строительство линий метро
в следующих городах: Москве, Ле-
нинграде, Киеве, Тбилиси, Сверд-
ловске, Ташкенте, Ереване, Баку,
Харькове, Минске, Горьком, Новоси-
бирске, Куйбышеве, Днепропетровс-
ке, Омске, Челябинске, Уфе, Пер-
ми, Одессе, Донецке, Алма-Ате,
Ростове-на-Дону.
В начале XXI в. метро должно
появиться в Волгограде, Саратове,
Красноярске, Запорожье, Воронеже
и других крупных городах нашей
страны. При строительстве и благо-
устройстве современных городов
большое значение придается комп-
лексному освоению подземного про-
странства, осуществляемому по еди-
ному градостроительному плану.
Предполагается, что в перспективе
на ближайшие 20—30 лет в подзем-
ных выработках будет размещено
около 70% всех гаражей, 80% скла-
дов, 30% учреждений культурно-
бытового обслуживания, 40% про-
мышленных предприятий, 30% адми*
нистративных зданий, 50% комму-
нальных предприятий.
Сооружение тоннелей и метропо-
литенов является наиболее техничес-
ки сложной задачей транспортного
строительства, для осуществления
которой необходимы высококвалифи-
цированные специалисты со зна-
ниями в области подземного строи-
тельства, горного дела, проектиро-
вания и строительства инженерных
сооружений.
Современное тоннеле- и метро-
строение характеризуется постоян-
ным совершенствованием тоннель-
ных обделок в различных инженер-
но-геологических условиях с целью
повышения их надежности, долговеч-
ности, водонепроницаемости; приме-
нением новых качественных материа-
лов; повышением уровня индустри-
ализации и комплексной механиза-
ции работ по сооружению новых и
реконструкции старых эксплуатируе-
мых тоннелей; внедрением прогрес-
сивных экономных тоннельных
конструкций из анкеров и набрызг-
бетона.
Строительство горных тоннелей в
скальных грунтах характеризуется
использованием технологических
проходческих комплексов, состоящих
в зависимости от конкретных условий
из буровых агрегатов портального
типа или буровых установок, погру-
зочных машин, подземных автоса-
мосвалов, поездов, саморазгружаю-
щихся вагонов, электровозов.
При строительстве тоннелей мет-
рополитенов широко используются
механизированные щитовые комп-
лексы, с помощью которых обес-
печиваются высокие скорости про-
ходки. Так, на Ленметрострое в
1981 г. с помощью механизирован-
ного комплекса КТ-1-5,6 была дос-
тигнута наивысшая в нашей стране
и за рубежом скорость проходки
перегонного тоннеля —1250 м/мес.
На строительстве метро в Тбили-
си, Свердловске, Днепропетровске
при проходке в скальных грунтах
успешно применяются агрегаты АБТ
с машинным обуриванием забоя.
Широкое применение в метрострое-
нии получили железобетонные об-
делки с обжатием в грунт из мо-
нолитно-прессованного бетона, цель-
носекционные, а также облегченные
обделки из тюбингов. На строи-
тельстве Ташкентского и Бакинского
метро разработаны и внедрены сбор-
ные железобетонные сейсмостойкие
обделки.
Все эти мероприятия позволяют су-
щественно увеличить производитель-
ность труда, ускорить сроки строи-
тельства тоннелей и метрополитенов
при снижении стоимости работ.
Глава 1
ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ ГОРНЫМ СПОСОБОМ
1.1. ЭЛЕМЕНТЫ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ
В настоящее время строительство
тоннелей выполняется различными
способами — горным, щитовым, от-
крытым и специальным. Наиболее
старый способ — горный. Тем не ме-
нее он до сих пор широко применя-
ется при строительстве подземных
сооружений, так как является уни-
версальным. Знакомство с горным
способом лучше всего начать с
элементов подземных сооружений,
характерных для горных работ.
Выработкой называется полость в
земной коре, образуемая в резуль-
тате осуществления горных работ
с целью разведки и добычи полез-
ных ископаемых, проведения инже-
нерно-геологических изысканий и
строительства подземных сооруже-
ний (тоннелей). По положению в
пространстве выработки подразделя-
ются на горизонтальные, наклон-
ные и вертикальные. При проход-
ке горизонтальной или наклонной
выработки ее верхняя сводовая часть
называется калоттой 1 (рис. 1.1,а),
а нижняя — штроссой 2. Вспомога-
тельная выработка, облегчающая
производство работ по сооружению
тоннеля, называется штольней 3.
Вертикальная горная выработка
(рис. 1.1,6), имеющая выход на по-
верхность и предназначенная для об-
служивания подземных работ, носит
название ствола шахты <8. Торец
выработки, в котором осуществляет-
ся разработка грунта, называется
забоем 5.
До сооружения выработки горный
массив находится в состоянии ес-
тественного равновесия под влия-
нием веса вышележащих слоев
грунта. После проведения выработки
это равновесие под воздействием
горного давления нарушается, приле-
гающие к контуру выработки грун-
ты начинают деформироваться и ес-
ли предел прочности грунта окажет-
ся ч меньше, чем величина горного
давления, то произойдет обрушение
грунта. Для предотвращения обру-
шения (вывалов) грунта устраивает-
ся система временной крепи, назна-
чением которой является поддержа-
ние выработки в безопасном сос-
тоянии до сооружения постоянной
крепи — обделки. В связи с этим
крепь должна обладать достаточной
несущей способностью и жесткостью.
Устанавливать ее следует как можно
быстрее после разработки грунта,
обеспечивая плотный контакт крепи
с грунтом. Поэтому основное пра-
вило временной крепи требует ста-
вить ее быстрей и надежней.
Конструкция временной крепи за-
висит от конкретных инженерно-гео-
логических условий. В качестве ос-
новного материала временной крепи
штольни применяется дерево. Дере-
вянная крепь обладает способностью
легко обрабатываться на месте уста-
новки, небольшой массой, хорошей
деформативной и несущей способ-
ностью, а также возможностью лег-
кой взаимозаменяемости и усиления
конструкции.
Недостатками деревянных крепей
являются их громоздкость, появ-
Рис. 1.1. Горизонтальная (а) и вертикаль-
ная (б) горные выработки:
/—калотта; 2— штросса; 3— штольня; 4—
кровля выработки; 5— забой; 6— подошва выра-
ботки; 7— устье ствола; 8— ствол шахты; 9—
околоствольная выработка; 10— подходная штоль-
ня; //— водосборник (зумпф); а3— глубина
заходки
5
A
Рис. 1.2. Крепление врезки штолен системой
деревянного крепления
ление значительных осадок и сме-
щений грунта, окружающего выра-
ботку, а также малая огнестой-
кость и подверженность гниению.
Для элементов деревянной крепи у
нас используется круглый лес диа-
метром от 18 до 30 см (сосна, ель,
дуб, бук и др.), а в качестве затяж-
ки — доски.
Металлическая крепь в наиболь-
шей степени отвечает требованиям
индустриализации и стандартизации
строительства. Элементы металли-
ческой крепи выполняются из про-
фильной стали (двутавры, швеллеры
и др.), а также из использован-
ных железнодорожных рельсов. Та-
кая крепь огнестойка, имеет боль-
шую оборачиваемость, обладает вы-
сокой несущей способностью и дли-
тельным сроком эксплуатации без
ремонта. Недостаток — использова-
ние дорогостоящего материала
(сталь) и подверженность его кор-
розии.
Рис. 1.3. Схема устройства врезки в грунтах
слабой устойчивости с помощью защитного
экрана из труб:
1—самоходные подмости; 2—буровой станок; 3—
набрызгбетонное покрытие по металлической
сетке; 4—анкеры; 5—трубы опережающего свода
6
Более экономичным является ис-
пользование железобетонной сбор-
ной крепи, особенно при длительных
сроках эксплуатации и в слож-
ных инженерно-геологических усло-
виях.
Как правило, проходка тоннеля
начинается с разработки предпор-
тальной выемки и крепления ло-
бового откоса (врезки), затем про-
ходится опережающая выработка,
после чего переходят к раскрытию
полного сечения. Порядок разработ-
ки тоннеля устанавливается проек-
том производства работ.
Глубина предпортальной выемки
определяется на основании экономи-
ческих расчетов с учетом инженер-
но-геологических условий. По дан-
ным практики обычно эта величина
составляет для слабых грунтов с
коэффициентом крепости f =0,5 4-3
10—15 м и для полускальных и
скальных грунтов с />3—15—25 м.
Врезка во избежание вывалов, спол-
зания грунта и обеспечения устой-
чивости откосов предпортальной вы-
емки должна быть закреплена систе-
мой деревянного крепления (рис.
1.2), которое заключается в уклад-
ке по лобовому откосу горизонталь-
ных бревен 6 и прогонов 3, связан-
ных наклонными балками (рамами)
4 и подпертых подкосами 2, опираю-
щимися на лежни 7, закреплен-
ные сваями-коротышами /.
В грунтах слабой устойчивости
(пески, дресва, щебень, сильно тре-
щиноватая скала) для устройства
врезки и поддержания откосов пред-
портальных выемок могут применять-
ся опережающие защитные сво-
ды (экраны) из труб (рис. 1.3).
В скальных крепких грунтах креп-
ление врезки не производится, но уст-
раиваются специальные козырьки 5
(см. рис. 1.2) для предотвращения
осыпей или падения отдельных кам-
ней.
Защита откосов выемок в скальных
и полускальных грунтах от выветри-
вания и разрушения осуществляет-
ся путем создания торкретных, наб-
рызгбетонных или аэрированных пок-
рытий. В случае если толщина раз-
рушенного (выветрившегося) слоя
более 0,1 м, защитные покрытия
необходимо армиррвать металличес-
кой сеткой, прикрепляемой в грунт
с помощью металлических стерж-
ней— анкеров (рис. 1.4).
В случае сильной трещиноватости
грунтового массива рекомендуется
нагнетать в грунт различные закреп-
ляющие растворы. Так, цементные
растворы применяют при ширине тре-
щин не менее 0,15—0,10 мм (удель-
ное водопоглощение более 0,01 л/мин
м2), а химические (эпоксидные, фур-
фуроловые, полиэфирные и другие
смолы) — при ширине трещин менее
0,10 мм.
Для укрепления откосов выемки,
сооружаемой в подсеченных пластах
грунта 2 (рис. 1.5), имеющих
падение в сторону пути, а также
предотвращения сползания (обва-
лов) рыхлых грунтов применяются
подпорные стены 1 различной конст-
рукции из бута на цементном раст-
воре, бутобетона, бетона, железо-
бетона и иногда из сборных желе-
зобетонных элементов.
После закрепления лобового отко-
са до начала основных работ начи-
нают проходку опережающей выра-
ботки (в случае если длина тонне-
ля превышает 300 м), которая ис-
пользуется для уточнения инженер-
но-геологических и гидрогеологичес-
ких данных, осушения основной вы-
работки и устройства дренажа,
размещения откаточных путей, улуч-
шения вентиляции, прокладки ходов
подземной геодезической основы и
раскрытия дополнительных забоев
для расширения фронта работ.
Раскрытие фронта работ по про-
ходке может быть произведено не-
посредственно из предпортальной
выемки / (рис. 1.6), из ствола шах-
ты ///, расположенной по трассе
тоннеля, или через штольни-окна //,
сооружаемые в поперечном к оси
тоннеля направлении.
Для ускорения сбойки опережаю-
щих выработок и сооружения тон-
неля в заданные сроки стараются
увеличить число забоев, в которых
ведется одновременная проходка.
Рис. 1.4. Схема укрепления откосов выемки
набрызгбетоном и металлической сеткой с
анкерами:
/—анкеры; 2—глина; 3—металлическая сетка; 4—
слой набрызгбетона
Рис. 1.5. Подпорная стена из бутобетона
Рис. 1.6. Схема раскрытия фронта работ
сечению выработки
7
В качестве опережающей выработ-
ки обычно используют направляю-
щую штольню (верхнюю или ниж-
нюю). Применение верхней направ-
ляющей штольни целесообразно в
однородных скальных грунтах при
длине сооружаемого тоннеля до
300 м.
Обычно опережение направляю-
щей штольни составляет 100—
200 м и только при значительной
длине тоннеля (свыше 3000 м)
допускается около 300—500 м. Боль-
шее опережение направляющей
штольни затрудняет транспортиров-
ку грунта, ухудшает условия венти-
ляции и приводит к значительным
смещениям грунта над штольней,
что в свою очередь осложнит пос-
ледующую проходку выработки.
Выбор местоположения направ-
ляющей штольни решается с учетом
размеров сечения выработки, инже-
нерно-технических условий и задан-
ных темпов строительства. Обычно
нижняя направляющая штольня /
(рис. 1.7) располагается по оси
тоннеля так, чтобы при расшире-
нии сечения не требовалось устраи-
вать перекладку пути, т. е. нижний
уровень штольни совпадает с ос-
нованием балластного слоя.
При назначении высотного поло-
жения верхней штольни 2 необхо-
димо помнить, что верхний элемент
ее деревянной крепи — верхняя — не
может быть удален перед бетони-
рованием и поэтому должен оста-
ваться за пределами наружного кон-
тура обделки тоннеля. Кроме того,
надо учитывать возможную осадку
окружающего выработку грунта и
податливость системы деревянной
Рис. 1.8. Схема рассечки верхней штольни
8
крепи штольни. Величина запаса на
осадку А составляет для глинис-
тых грунтов до 30 см и для по-
лускальных—10—20 см. Учитывая
все эти факторы, а также то, что
после бетонирования свода должен
сохраниться проход высотой не менее
1,8 м, общая высота штольни не
должна превышать 3,5 м.
Если по условиям проходки необ-
ходимо устройство и нижней, и верх-
ней штолен, то они соединяются
между собой с помощью верти-
кальных грунтоспусков (фурнелей) 3
или наклонных сбоек (бремсбергов),
расстояние между которыми назна-
чается соответственно не более
12 и 30 м.
Через фурнели осуществляется
рассечка верхней штольни, а также
сбрасывание грунта из верхней
штольни в нижнюю. Сечение фур-
нели обычно назначают квадратным,
состоящим из двух отделений: гру-
зового (размером 0,7X0,7 м) и людс-
кого (размером 1,0X0,7 м). Про-
ходка фурнели при пройденной верх-
ней выработке (штольне) произво-
дится сверху вниз сразу на полное
сечение. Скальные грунты разраба-
тываются буровзрывным способом,
а крепление фурнели в этом случае
осуществляется вертикальными дос-
ками с креплением их легкими ра
мами. В слабых грунтах проходка
ведется отбойными молотками с пос-
тановкой ящичной дощатой кре-
пи или забивкой крепи с установ-
кой рам из бревен не менее чем
через 1,0 м. Работы по рас-
сечке верхней штольни начинаются с
устройства предохранительного пол-
ка 3 (рис. 1.8) над откаточными
путями, который рассчитывается на
массу падающего грунта. При этом
в нижней штольне со стороны людс-
кого отделения устраивается ушире-
ние шириной не менее 0,7 м для
безопасного прохода людей. Сначала
снизу вверх проходится вертикаль-
ный ходок 1 для сбрасывания грун-
та. После проходки ходка делают
расширение его верхней части для
возможности постановки двух рам 2,
образующих крепление верхней
Рис. 1.9. Наклонная сбойка (бремсберг)
штольни. Разработка людского отде-
ления 4 ходка ведется в направ-
лении сверху вниз, сбрасывая грунт
через уже пройденную часть ходка 5.
При этом во время движения транс-
порта по нижней штольне под фур-
нелью работы в фурнели должны
быть прекращены. Для оповещения
рабочих все действующие фурнели
оборудуются звуковой и световой
сигнализацией. Людское отделение
отделяется от грузового сплошной
перегородкой и имеет лестницу с
перилами. Оба отделения фурнели
обязательно должны быть закрыты
откидными крышками (лядами) на
уровне подошвы верхней штольни,
а грунтоспуски снабжены затворами.
Для подачи из нижней штольни
в верхнюю длинномерных материа-
лов (брусья, доски, рельсы, вентиля-
ционные трубы и т. д.) устраи-
ваются бремсберги, которые предс-
тавляют собой штольни, распола-
гаемые под углом 30° к горизон-
тальной оси. По сечению бремсбер-
ги также делятся на две части —
материальную 2 (рис. 1.9) и людс-
кую 1 и крепятся замкнутыми ра-
мами (полный дверной оклад). Вы-
сота бремсберга должна быть не
менее 1,8 м, а ширина людского
отделения — не менее 0,7 м с лест-
ницей, снабженной перилами.
В достаточно устойчивых грунтах
может быть применена уступчатая
сбойка (русский бремсберг), которая
закрепляется деревянной крепью в
виде сруба (рис. 1.10). Продольные
размеры такого ходка назначаются
из условия пропуска наиболее длин-
ного элемента крепи.
Поперечное сечение штольни уст-
раивается либо прямоугольного очер-
Рис. 1.10. Уступчатая сбойка (русский бремсберг)
9
тания (в скальных грунтах) или
в виде трапеции (в слабых грун-
тах). Штольни трапецеидального се-
чения (верх обычно на 0,5—0,7 м
меньше основания) обладают боль-
шой устойчивостью при проявлении
бокового давления и с точки зре-
ния размещения различных коммуни-
каций (трубопроводы, кабели и т. д.)
такое сечение более удобно.
Внутренние размеры штольни оп-
ределяются в зависимости от ее наз-
начения и должны назначаться мини-
мально допустимыми исходя из то-
го, что стоимость разработки грун-
та штольни превышает стоимость
разработки остальных частей выра-
ботки. По своему назначению штоль-
ни подразделяются на подходные,
транспортные, направляющие, дре-
нажные, вентиляционные.
Размер транспортных штолен оп-
ределяется числом путей и видом
используемых транспортных средств
(вагонетки, автомобили и др.). В слу-
чае размещения одного пути (рис.
1.11,а) ширина штольни на уровне
верха вагонетки определяется сле-
дующим выражением:
В1 =Ь -f-С 1-|-С 2,
где b — ширина вагонетки; Ci— за-
зор между крепежной рамой и ваго-
неткой (С| =0,24-0,3 м); Сг—зазор,
учитывающий проход людей при дви-
жении транспорта (С2=0,7 м).
Ширина двухпутной штольни (рис.
1.11,6) принимается такой, чтобы
между вагонетками был зазор не ме-
нее 0,20 м:
В2=2Ь+2Сх + С2.
Высота транспортных штолен
должна быть не менее 2,5 м от уров-
ня головки рельсов (УГР).
1.2. РАЗРАБОТКА ГРУНТА
Одной из наиболее трудоемких опе-
раций при проходке выработок яв-
ляется разработка грунта, выпол-
няемая различными способами.
Выбор наиболее рационального
способа проходки и назначение необ-
ходимых механизмов и оборудования
во многом зависят от свойств грун-
та и инженерно-геологических усло-
вий строительства. При проходке
подземных выработок на степень
разрабатываемое™ грунта наиболь-
шее влияние оказывают следующие
его свойства: твердость, т. е. соп-
ротивляемость проникновению раз-
рушающего инструмента, вязкость —
сопротивление отрыванию кусков от
общей массы грунта, упругость —
способность грунта быстро возвра-
щаться в первоначальное положение
после деформаций, вызванных внеш-
ними воздействиями. Кроме того,
надо учитывать и такие характе-
ристики, как выветриваемое™ грун-
тов в результате воздействия различ-
ных атмосферных агентов (воды,
газов, мороза и т. д.) и трещи-
новатость, которая зависит от дейст-
вия геологических факторов.
В настоящее время разработан
ряд классификаций, подразделяю-
щих грунты по различным приз-
накам и свойствам (крепости, бури-
мости и т. д.). В Советском Сою-
зе наибольшее распространение по-
лучила классификация грунтов,
предложенная проф. М. М. Прото-
дьяконовым, согласно которой все
грунты подразделяются на группы
в зависимости от величины коэффи-
циента крепости, объединяющего в
себе показатели по различным приз-
накам.
10
Разработка грунта может произ-
водиться ручным способом, с помо-
щью ручных механизированных инст-
рументов, взрывным способом, спе-
циальными машинами (проходческие
агрегаты, комбайны), механизиро-
ванными щитовыми комплексами и
специальными методами (термичес-
кий, гидравлический, ультразвуковой
• и др.).
Разработка грунта ручным спосо-
бом. Ручная разработка грунта с по-
мощью лопат, кайла и ломов ввиду
большой трудоемкости и малой про-
изводительности в настоящее время
применяется только в исключитель-
ных случаях, когда необходимо
провести работы в небольшом объе-
ме в слабых неустойчивых грунтах,
а также при выполнении вспомо-
гательных работ по подчистке подош-
вы выработки.
Разработка слабых мягких грунтов
и грунтов средней крепости (f=0,6--
4-1,5) производится обычно отбой-
ными молотками, которые представ-
ляют собой пневматические руч-
ные машины ударного действия.
По массе пневматические отбой-
ные молотки подразделяются на
легкие (8 кг), средние (9—10 кг)
и тяжелые (12,4 кг). Сменным
рабочим инструментом, непосредст-
венно разрушающим грунт, являет-
ся пика отбойного молотка, дли-
на и форма которой зависят от
физико-механических свойств грун-
та. В крепких грунтах принимают ко-
роткие пики с большим углом заост-
рения (60—80°). В вязких мяг-
ких грунтах типа глин вместо пи-
ки применяют лопатку с клинообраз-
ным заострением.
Достоинства отбойных молотков:
простота конструкции и безопас-
ность в работе, небольшая стои-
мость, отработанный сжатый воз-
дух позволяют производить частич-
ную вентиляцию выработки. Недос-
татки: необходимость создания ком-
прессорного хозяйства, малый коэф-
фициент полезного действия (ме-
нее 0,15), использование дорогой
энергий сжатого воздуха, шум при
работе, пылеобразование и вибрация.
Кроме пневматичесских отбойных
молотков, находят применение и
электрические, которые исключают
недостатки пневматических, но име-
ют большую массу (до 12 кг),
подвержены нагреванию, менее на-
дежны в эксплуатации и не ре-
комендуются к применению в об-
водненных грунтах ввиду возможнос-
ти поражения людей электрическим
током. В связи с этим в практи-
ке подземного строительства пневма-
тические отбойные молотки получили
наибольшее распространение.
Разработка грунта буровзрывным
способом. Наиболее универсальным и
эффективным способом разрушения
скальных и полускальных грунтов
является взрывание. Применение
этого способа охватывает грунты с
широким диапазоном крепости и
ввиду экономичности получило широ-
кое распространение. Взрывной спо-
соб проходки подразумевает бурение
шпуров, служащих для размещения
зарядов взрывчатых веществ (ВВ).
Обычно, говоря о взрывном способе,
употребляют термин «буровзрывные
работы». На строительстве тоннелей
и метрополитенов до 65% общего
объема горнопроходческих работ
выполняются буровзрывным спосо-
бом. Сущность буровзрывного спо-
соба состоит в том, что в забое
выработки с помощью специальных
механизмов пробуривается на неко-
торую глубину (глубину заходки)
определенное количество шпуров
(шпур — цилиндрическая выработ-
ка, служащая для размещения
зарядов). Цикл буровзрывных работ
состоит из отдельных последователь-
ных во времени операций, произ-
водимых для разрушения забоя на
глубину заходки.
При сооружении тоннелей пра-
вильное ведение буровзрывных работ
имеет очень важное значение. Эф-
фективным называется такой взрыв,
который обеспечивает расчетное
продвижение забоя при максималь-
ном использовании длины шпуров
и оконтуривание выработки, прибли-
жающееся к проектному очертанию.
Кроме этого, взрыв должен обеспе-
Рис. 1.12. Расположение шпуров в забое
чить равномерное и достаточное (для
удобства погрузки) дробление скалы
и возможно меньший разлет облом-
ков породы при взрыве (кучность
взрыва). Оптимальные параметры
буровзрывных работ обеспечиваются
в основном за счет рационального
расположения шпуров, правильного
выбора типа и количества ВВ,
конструкции зарядов и способа взры-
вания.
Типы шпуров. При проходке
тоннелей способом сплошного забоя
взрываемый грунт имеет только одну
свободную плоскость обнажения
(лоб забоя). Для более эффектив-
ного использования энергии взрыва,
уменьшения расхода ВВ и сниже-
ния вредного сейсмического воздей-
ствия на окружающий грунтовый
массив необходимо образовывать до-
полнительные плоскости обнажения.
Качество взрыва в значительной
мере зависит от расположения шпу-
ров в забое. Располагаемые в забое
выработки шпуры разделяют (рис.
1.12) на врубовые 1, отбойные
(вспомогательные) 2 и контурные 3.
Выбор схемы расположения шпуров
в основном сводится к размещению
врубовых и контурных шпуров.
Тип вруба выбирают в зависи-
мости от физико-механических
Рис. 1.13. Клиновые врубы с наклонными
шпурами:
а—вертикальный; б—горизонтальный
свойств грунта, площади попереч-
ного сечения выработки, а также
средств бурения.
Назначение врубовых шпуров —
образование дополнительной плос-
кости обнажения путем их первооче-
редного взрывания зарядами повы-
шенной мощности. Это создает более
благоприятные условия для работы
остальных шпуров.
В практике широко применяют
клиновые и прямые врубы. Клино-
вые врубы применяют в грунтах
любой крепости, но чаще всего в
крепких грунтах. Рекомендуется при-
менять их в выработках шириной до
4 м при глубине шпура до 2,5 м.
Из клиновых врубов наиболее рас-
пространены вертикальный и гори-
зонтальный (рис. 1.13). Достоинство
этих врубов — возможность исполь-
зования структуры грунтового мас-
сива: напластований, трещиноватос-
ти и т. д. Кроме этого, в связи с
наклонным расположением зарядов
облегчается отрыв грунта при взры-
ве. Недостатки врубов с наклон-
ными шпурами: ограниченная глуби-
на шпуров, большой разброс грун-
та по выработке, трудность буре-
ния наклонных шпуров.
Прямые врубы применяют при бу-
рении шпуров тяжелыми бурильными
машинами, смонтированными на са-
моходных бурильных установках и
буровых агрегатах. Различают сле-
дующие основные типы прямых вру-
бов: щелевой (рис. 1.14,а), с цент-
ральной скважиной (рис. 1.14,6),
призматический ярусный (рис. 1.14,
в), призматический спиральный (рис.
1.14,г), прямой (рис. 1.14,6).
Достоинства этих врубов — прос-
тота обуривания забоя, умеренное
сейсмическое воздействие на массив,
не зависящая от ширины выработ-
ки величина заходки, возможность
полной механизации работ.
Прямые врубовые шпуры получили
преимущественное распространение.
Число врубовых шпуров и взры-
ваемую ими площадь сечения забоя
определяют по схеме принятого вру-
ба. Обычно число врубовых шпуров
составляет от 4 до 8.
12
Рис. 1.14. Прямые врубы
Отбойные (вспомогательные) шпу-
ры, располагаемые между врубовыми
и контурными (периферийными)
шпурами, предназначены для разру-
шения основной массы грунта в за-
бое. Располагают их под прямым
углом к забою, реже с наклоном
75—80° к центру забоя и взры-
вают после врубовых, т. е. рабо-
тают они при двух обнаженных по-
верхностях. Располагают отбойные
шпуры в один, два или три ряда
в зависимости от площади забоя
таким образом, чтобы на каждый
шпур приходился примерно одинако-
вый объем взрываемого грунта.
Контурные шпуры предназначены
для разрушения грунта по конту-
ру выработки и поэтому их распо-
лагают равномерно по периметру
выработки на расстоянии примерно
15 см от проектного контура. Кон-
цы шпуров в слабых и средней кре-
пости грунтах располагают на проек-
тном контуре выработки; в грунтах,
склонных к обрушению, концы шпу-
ров не доводят до проектного кон-
тура, а в очень крепких породах
они должны заходить за проект-
ный контур выработки на 5—10 см.
При отсутствии отбойных шпуров
в выработках м.алого поперечного се-
чения контурные шпуры разрушают
основную массу грунта в забое.
В результате взрыва шпур разру-
шается, но не на всю длину.
Отношение разрушившейся части
шЬура /р к его полной длине
1Ш называют коэффициентом исполь-
зования шпура (КИШ):
Л =^р/Ан*
Коэффициент т) в горизонтальных
выработках равен 0,8—0,9. Проек-
цию отбойных и контурных шпуров
на продольную ось выработки назы-
вают глубиной комплекта шпуров /к.
Глубина заходки /3=/кт]. Ориентиро-
вочные значения допускаемой глу-
бины заходки по условию устойчи-
вости обнаженной выработки приве-
дены в табл. 1.1.
Длина врубовых шпуров примерно
на 10% должна превышать длину от-
бойных для того, чтобы получающая-
ся врубовая воронка была доста-
точно большой для увеличения
КИШ.
Бурение шпуров. Наиболее
трудоемким процессом является бу-
рение шпуров, которое занимает от
40 до 75% времени проходческого
цикла. Для бурения шпуров и сква-
жин применяются механические ма-
шины вращательного, ударно-пово-
ротного и вращательно-ударного
действия. Выбор типа бурильных ма-
шин определяется в первую очередь
механическими характеристиками
грунта.
Вращательное бурение с помощью
электросверл обеспечивает высокие
скорости бурения в мягких и сред-
ней крепости неабразивных грунтах
(/ = 14-7). Электросверла подразде-
ляются по массе на ручные мас-
сой до 20 кг (для бурения в мягких
грунтах с / = 14-2), ручные массой
20—24 кг с принудительной пода-
Таблица 1.1
Коэффициент крепости грунта f	Глубина заходки 1з, м
2—4	1,0—1,5
5—6	1,5—2,0
7—8	2,0—2,5
>8	2,5—4,0
13
Рис. 1.15. Бурильный молоток на пневмати-
ческой поддержке (пневмоколонке):
/ — канал поступления сжатого воздуха; 2—
корпус молотка; 3—буровая штанга; 4—пневмати-
ческая поддержка
чей (для бурения в грунтах мяг-
ких и средней крепости с / = 14-4)
и колонковые массой НО кг с ме-
ханизмом подачи (для бурения с ко-
лонки или манипулятора в крепких
грунтах с /=44-7). В практике
подземного строительства применя-
ют электросверла марок ЭР-14Д-2М,
ЭР-18Д-2М, СЭР-19М и СРП-2.
Бурение машинами вращательного
действия, основанными на прин-
ципе резания, по сравнению с удар-
ными значительно уменьшает пыле-
образование и повышает скорость бу-
рения. При этом резко сокращает-
ся расход энергии и ее стоимость
за счет применения относительно
Рис. 1.16. Автоподатчик с распорной колон-
кой
дешевой электрической энергии
(вместо пневматической). Однако та-
кие машины имеют ограниченный
диапазон применения (малоабразив-
ные грунты сравнительно небольшой
крепости).
В тоннелестроении получило наи-
большее распространение ударно-по-
воротное бурение, осуществляемое
пневматическими бурильными молот-
ками (перфораторами), которые ис-
пользуются для бурения шпуров и
неглубоких скважин малого диамет-
ра в грунтах различной крепости
([ =2 4-20).
Пневматические бурильные молот-
ки подразделяются на ручные,
предназначенные для бурения гори-
зонтальных и наклонных шпуров;
телескопные для бурения шпу-
ров и скважин в направлении снизу
вверх; колонковые для бурения
горизонтальных и наклонных шпуров
и скважин.
Ручные перфораторы при бурении
устанавливаются на пневматические
поддержки (рис. 1.15). Поступатель-
ное движение вперед обеспечивается
усилием рабочего или давлением
сжатого воздуха.
Телескопные перфораторы соеди-
нены в одно целое с цилиндричес-
кой пневматической раздвижной
стойкой, которая обеспечивает пода-
чу бура вперед.
Осевая подача наиболее тяжелых
колонковых перфораторов 3 (рис.
1.16) производится на специальных
салазках (автоподатчиках) /, зак-
репляемых на распорных колонках
2. Автоподатчики могут устанавли-
ваться также на манипуляторах по-
грузочных машин и буровых каре-
ток.
Производительность бурильных
молотков зависит от их массы и
давления сжатого воздуха и возрас-
тает с их увеличением. Бурильные
молотки, применяемые в тоннелест-
роении, снабжены устройствами для
промывки шпуров водой, что умень-
шает пылеобразование, повышает
скорость бурения на 15—20% и уве-
личивает срок службы бурового инст-
румента.
14
Когда подача воды при бурении
по различным причинам невозможна
(бурение в мерзлых грунтах, в поро-
дах, склонных к пучению, и т. д.),
применяется отсос пыли. В этом слу-
чае буровая пыль вместе с воз-
духом засасывается в канал бура и
через осевую трубку диаметром 10 мм
подается в пылеуловитель, который
периодически очищается.
Непосредственным инструментом,
с помощью которого производится
разрушение грунта, является бур. Бу-
ры могут быть сплошные с несъемной
коронкой 1 (рис. 1.17) и состав-
ные, состоящие из штанги 6, .съем-
ных армированных коронок 7 и хвос-
товика 5. Для ручных и телеско-
пных молотков применяют ш?анги
шестигранного сечения, а для колон-
ковых — круглого. Съемные коронки
армируются пластинками твердых
сплавов (ВК-6В, ВК-8В, ВК-НВ,
ВК-15) и по форме различаются на
долотчатые 2, крестовые 3 и звезд-
чатые 4. Армировка коронок значи-
тельно повышает их стойкость (по
сравнению с неармированными) и
позволяет увеличить среднюю ско-
рость бурения примерно в 1,5 раза.
Долотчатые коронки применяют для
бурения грунтов различной крепости,
крестовые и звездчатые — для буре-
ния трещиноватых грунтов. Наруж-
ный размер (диаметр) буро-
вых коронок может составлять
28, 32, 36, 40, 43, 52, 60, 75 и
85 мм.
Механизированное бурение шпу-
ров осуществляется различными бу-
ровыми установками (каретками),
буровыми рамами и агрегатами, а
также с помощью навесного обору-
дования, смонтированного на погру-
зочных машинах.
Буровые установки (платформы на
колесном или гусеничном ходу) снаб-
жены манипуляторами, на которых
закрепляются несколько (до 6) бу-
рильных молотков с автоподатчи-
ками. В настоящее время в Советс-
ком Союзе находят применение бу-
ровые установки и агрегаты, техни-
ческие характеристики которых при-
ведены в табл. 1.2.
Рис. 1.17. Конструкция бура с буровыми корон-
ками
Буровые установки позволяют уве-
личить скорость проходки на 20—
25% и производительность труда на
20—23% при снижении трудоемкости
работ в 2—3 раза.
Наиболее широкое распростране-
ние при строительстве автодорожных
и железнодорожных тоннелей в ус-
тойчивых грунтах получили буровые
подмости и буровые рамы, представ-
ляющие собой передвижные металли-
ческие конструкции портального типа
2 (рис. 1.18), позволяющие пропус-
кать под собой транспорт. В перед-
ней части подмостей и рам разме-
щается ряд вертикальных колонок
с передвижными кронштейнами 5,
на которых крепятся автоподатчики
с перфораторами / ручного, телес-
копного (буровые подмости) и колон-
кового (буровые рамы) типов.
В выработках большого сечения
при безрельсовом транспорте грунта
буровые рамы или подмости разме-
щаются на автомашине и обуривают
последовательно обе половины забоя.
Кроме бурения шпуров, с буровых
15
Таблица 1.2
Показатели	Буровые установки					Агрегаты		
	БУ-1	БУР-2	СБУ-2М1	СБУ-2к	СБУ-4	ПБА-1	Фурука- ва (Япо- ния)	Брокке (США)
Количество бурильных ма- шин Глубина бурения шпуров, м Расход сжатого воздуха, м3/мин Тип ходовой части	1 2,75 12 Колеси СОЕ	2 2,75 24 о-рель- 13Я	2 2,75 24 Гусен	2 4,0 20 ичная	4 3,3 48 Коле<	6 2,75 60 ?но-рель<	6 3,3 51—58 совая	5 4,0 60 Пнев- моко-
лесная
Габаритные размеры, м: высота	1,5	1,55	1,75	3,25	3,36	7,67	8,25	3,80
ширина	1,03	1,30	1,87	2,40	3,20	5,80	6,40	3,45
длина	7,45	7,00	7,10	9,50	8,00	19,00	19,85	12,70
Масса, т	2,3	5,7	6,7	10,8	31,0	50,0	64,2	28,0
рам и подмостей производится также
установка временной крепи (анкеров,
арок и т. д.).
Параметры шпуров. На ос-
новании практических данных в за-
висимости от принятого бурового
оборудования и крепости грунтов
диаметры шпуров в тоннельных вы-
работках назначают 34—38 мм при
использовании ручных перфорато-
ров, 42—46 мм при применении тя-
желых колонковых перфораторов и
бурильных машин вращательно-
ударного действия.
Общее количество шпуров опреде-
ляется из выражения
р р
»=-^+чч
к п
12,7 <7CS'

где Рк— периметр выработки по ли-
нии расположения контурных шпуров, м;
ак— расстояние между контурными шпу-
рами, м, которое в зависимости от
крепости грунтов и степени их трещи-
новатости принимается по данным
табл. 1.3; Рп— ширина выработки по по-
дошве, м; ап— расстояние между подош-
венными шпурами, м; d — диаметр пат-
рона ВВ, см; Кз— коэффициент запол-
нения шпура (при f = 1 4-1,5Кз =0,34-
4-0,5; при f =24-3 Кз =0,5 4-0,6; при
f =4 4-6К3 =0,55 4-0,65; при/ =7 4-9К3 =
=0,654-0,70; при f=104-14 К3 =0,70 4-
4-0,75; при /=154-20 Кз =0,754-0,80);
А— плотность патронирования или заря-
жания ВВ, г/см5 (в зависимости от
вида ВВ А = 1,04-1,45); Кд — коэффици-
ент уплотнения заряда порошкообраз-
ных и пластичных ВВ в процессе за-
ряжания (Кд =1,054-1,15); S'=S —
—£коп— площадь ядра сечения тоннеля
(площадь сечения тоннеля S за вычетом
площади выработки 5КОнт, взрываемой
контурными зарядами), м2.
В свою очередь
5конт = (Кк—1 )акй^к,
где NK=PK/aK— число контурных шпу-
ров; WK=aK/m—линия наименьшего со-
противления (JIHC) контурных зарядов
(кратчайшее расстояние между контур-
ными зарядами), здесь т — коэффици-
ент сближения зарядов, принимаемый
для крепких грунтов равным 1,1 —1,3;
для трещиноватых —0,8—0,9.
Глубина шпуров является одним
из решающих факторов, определяю-
щим трудоемкость и скорость прове-
дения выработки. При выборе глу-
16
Таблица 1.3
бины шпуров учитывают поперечные
размеры выработки, свойства пересе-
каемых грунтов, тип бурового обору-
дования и схему организации работ.
Практика показала, что при буре-
нии шпуров ручными перфораторами
глубину их следует принимать 2—
2,5 м. При бурении шпуров буриль-
ными установками глубина шпуров
ограничивается техническим паспор-
том установки и принимается от
2,7 до 4 м, а в тоннелях боль-
шого поперечного сечения —5—6 м.
Взрывчатые вещества.
Выбирая ВВ, следует руководство-
ваться условиями их размещения,
крепостью взрываемых грунтов, стои-
мостью ВВ, а также безопасностью
при обращении с ними. По степени
опасности при хранении и перевоз-
ке все ВВ разделены на пять групп.
При строительстве тоннелей для
ведения буровзрывных работ исполь-
зуют ВВ второй группы — для откры-
тых и подземных работ, неопас-
ных по газу и пыли. Наиболее
широко используют смеси аммиач-
ной селитры с тротилом в порош-
кообразном (аммониты) или грану-
лированном (гранулиты, граммони-
ты) виде. Гранулированные ВВ об-
ладают повышенной водоустойчи-
Коэффициент крепости грун- тов f	Расстояние между контурными шпурами ак> м, в зависимости от степени трещиноватости грунтов		
	монолит- ных	слабо- трещино- ватых	сильно- трещино- ватых
4—6	0,6	0,7	0,8
6—8	0,5	0,6	0,7
8—10	0,4	0,5	0,6
10—12	0,3	0,4	0,5
востью, что позволяет их приме-
нять в обводненных выработках.
Классификация наиболее рас-
пространенных ВВ, применяемых в
тоннелестроении, приведена в табл.
1.4.
Общий расход ВВ на цикл, кг/м3,
для разрушения грунта в выработке
с площадью поперечного сечения S
на глубину заходки /3 определяет-
ся по формуле:
Q ==QcS 13,
где qc— средний расход ВВ, кг/м3.
Средний удельный расход ВВ яв-
ляется определяющим параметром
эффективности взрывных работ и из-
меняется в широких пределах в
Таблица 1.4
Категория грунтов	Коэффициент крепости f	Наименование ВВ	Упаковка ВВ
Весьма крепкие и крепкие	10—20	Аммонит № 1 скальный Аммонал № 3 скальный Детонит М Граммонал А-8	Патроны диаметром 36 мм То же Патроны диаметром 28, 32, 36 мм Рассыпной
Крепкие	7—10	Аммонал Гранулит АС-88	Патроны диаметром 32 мм Рассыпной
Крепкие и средней крепос- ти	4—7	Аммонит № 6 Ж В Граммонит 79/21-Б Гранулит АС-4В Аква нал № 1 Акванит № 16 Акванит РЗ	Патроны диаметром 32 мм Рассыпной » Водонаполненный
Средней крепости	2—4	Динафталит Гранулит М	Патроны диаметром 32 мм Рассыпной
Средней крепости и слабые	1—2	Аммонит ПЖВ-20 Аммонит Т-19	Патроны диаметром 36 мм То же
17
зависимости от трещиноватости и
прочности грунтов, сечения выработ-
ки, работоспособности ВВ, плотности
заряжания и т. п.
Для выработок сечением более
20 м2 с одной плоскостью обна-
жения забоя и коэффициентом кре-
пости грунта f = 164-18 средний
удельный расход ВВ:
V Vs)
где е — коэффициент работоспособ-
ности ВВ (в зависимости от вида ВВ
£=0,654-1,1); ф—коэффициент влияния
плотности заряжения, изменяющийся в
пределах от 1 (при пневмозаряжании)
до 1,1 (при заряжании патронирован-
ными ВВ); (о — коэффициент структуры
грунта (рекомендуется принимать для
грунтов вязких, упругих и пористых
(о=2,0; дислоцированных с неправиль-
ным залеганием и мелкой трещинова-
тостью (0=1,4; с напластованием,
перпендикулярным направлению шура,
(0=1,3; массивных и плотных (о=1;
мелкослоистых сильнотрещиноватых со=
= 0,64-0,8).
При взрывании грунта в забоях
с двумя плоскостями обнажения
величину среднего удельного заряда,
определенную по приведенной фор-
муле, умножают на коэффициент,
принимаемый в пределах 0,60—0,75.
Полученный теоретически удельный
расход ВВ уточняется в процессе
проведения опытных взрывов.
Средства и способы взры-
вания. Взрывание зарядов может
быть электрическое, огневое, элект-
роогневое и бескапсюльное — дето-
нирующим шнуром.
Средства взрывания (СВ) обеспе-
чивают детонацию (возбуждение
взрыва) зарядов промышленных ВВ.
Из средств взрывания используют-
ся капсюли-детонаторы (КД), огне-
проводные шнуры (ОШ), электроде-
тонаторы (ЭД) мгновенного дейст-
вия типа ЭД-8-Э (водостойкий, не-
предохранительный) и ЭД-8ПМ
(предохранительный, водостойкий,
повышенной мощности); короткоза-
медленного действия типа ЭДКЗ-
ПМ-15 со ступенями замедления
18
15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120 мс;
ЭДКЗ-ПМ-25 с замедлением 25, 50,
75, 100 и 125 мс; электродетона-
торы замедленного действия ЭДЗД
со ступенями замедления 0,5; 0,75;
1,2; 4,6; 8 и 10 с.
Огнепроводные шнуры служат для
возбуждения взрыва инициирующего
ВВ в капсюле-детонаторе.
Детонирующий шнур (ДШ) пред-
назначен для передачи и возбуж-
дения детонации. ВВ, КД, ЭД и ДШ
относятся к первичным способам
взрывания, а ОШ — к вспомогатель-
ным средствам взрывания.
Заряд состоит из нескольких пат-
ронов ВВ, один из которых яв-
ляется патроном-боевиком, содер-
жащим электродетонатор или кап-
сюль-детонатор с огнепроводным
шнуром (зажигательная трубка).
Для передачи детонации от капсю-
ля детонатора или электродетонато-
ра к заряду ВВ иногда приме-
няют детонирующие шнуры ДША и
ДШБ. От взрывной волны, вызван-
ной детонацией патрона-боевика,
взрывается весь заряд. При огне-
вом взрывании огнепроводные шну-
ры зажигаются в установленной оче-
редности одним взрывником, при
этом за один прием разрешается за-
жигать не более 16 шнуров. Когда
необходимо взорвать большое коли-
чество зарядов, переходят к од-
новременному групповому зажига-
нию 6—30 шт. огнепроводных шну-
ров с помощью зажигательных пат-
ронов типа ЗП-Б. Зажигательные
патроны ЗП-Б предназначены для
группового зажигания огнепровод-
ных шнуров, количество которых наз-
начается от 7 до 37.
При электрическом взрывании в
забое производится монтаж электро-
взрывной цепи, состоящей из элект-
родетонаторов и проводов. В качест-
ве источника тока используются
взрывные машинки типов КПМ-ТА,
КПМ-1А, силовая или осветительная
электрические сети. Соединение
электровзрывной цепи может быть
последовательным, параллельным
или смешанным. Перед взрывом
смонтированная электровзрывная
цепь обязательно должна проверять-
ся на сопротивление (оно должно
быть равно расчетному с отклоне-
нием ±10%) и на токопроводи-
мость.
Контурное (гладкое) взрывание
получило широкое распространение.
Особенность этого способа взры-
вания состоит в конструкции кон-
турных зарядов, их взаимном рас-
положении (расстояние между ними
составляет 0,30—0,60 м), применении
ВВ небольшой мощности и корот-
козамедленном взрывании.
Конструкция контурного заряда
следующая (рис. 1.19): в донной
части шпура размещают патрон-
боевик /, затем устанавливают де-
ревянную прокладку 2, ставят сле-
дующий патрон ВВ 3 и т. д. Дли-
на деревянных прокладок обычно
составляет в крепких грунтах 3—
5 см, в слаботрещиноватых —20—
30 см. Устье шпура уплотняется
забоечным материалом (забойкой) 4.
Взрывание производят от электри-
ческой сети или детонирующим шну-
ром 5.
Забойку применяют для повыше-
ния эффекта взрыва и предотвра-
щения выброса ВВ из шпуров.
Обычно забойку изготавливают из
смеси песка и глины (3:1) в ви-
де пыжей диаметром на 5—6 мм
меньшим диаметра шпура. Послед-
нее время используют и водяную за-
бойку (гидрозабойку) из пластико-
вых ампул, заполненных водой.
Расстояние между осью контур-
ного шпура и очертанием выработ-
ки должно быть не более 10 см.
Контурное взрывание позволяет
значительно снизить размеры пере-
боров (до 5 см), в связи с чем
уменьшается перерасход бетона в
1,5—2,0 раза и сокращаются расходы
на погрузку и транспортировку грун-
та на 5—7%. Все это обеспечи-
вает общее снижение стоимости соо-
ружения тоннеля на 20—40% по
сравнению с обычными способами
взрывания. Кроме этого, контурное
взрывание снижает сейсмическое
действие взрыва на грунтовый мас-
сив.
Рис. 1.19. Конструкция контурного заряда
Техника безопасности при взрыв-
ных работах. Последовательность
проведения взрывных работ опре-
делена правилами безопасности, ко-
торые устанавливают безопасные
расстояния для людей, машин, соо-
ружений и подземных складов ВВ
для предохранения их от повреж-
дений при взрыве.
Взрывание в непосредственной
близости от свежеуложенного бетона
должно производиться не ранее 7
сут после его укладки.
В подземных выработках перед за-
ряжанием шпуров выставляются пос-
ты охраны в местах подступов к
забою.
Производство взрывных работ
должно сопровождаться звуковыми,
а в темное время суток — звуко-
выми и световыми сигналами. По
первому звуковому сигналу (один
продолжительный) рабочие уходят
из рабочей зоны в укрытие, а взрыв-
ники осматривают, заряжают забой
и монтируют электросеть. По вто-
рому сигналу (два продолжитель-
ных) взрывник зажигает шнуры (при
огневом способе) или включает ток.
Вход взрывника в забой для ос-
мотра допускается после проветри-
вания, но не ранее 15 мин после
взрыва. По третьему сигналу (три
коротких — отбой) рабочие допус-
каются к работе в забое.
Отказавшие заряды должны быть
ликвидированы мастером-взрывни-
ком немедленно путем подрывания
дополнительных зарядов, распола-
гаемых в параллельно пробуренных
шпурах на расстоянии не ближе
30 см от отказавшего шпура.
После взрывания и проветривания
забой приводят в безопасное сос-
тояние путем обстукивания кровли
и боков тоннеля и оборки отслаи-
вающихся кусков грунта. Оборка
производится металлическими штан-
19
Рис. 1.20. Общий вид комбайна избирательного действия со стреловидным исполнительным
органом
гами или отбойными молотками с
рабочих подмостей или площадок
гидроподъемников типов МШТС-2Т,
МШТС-2ТП и др., перемещающих-
ся на гусеничном ходу.
Строительство тоннеля с приме-
нением комбайнов. В последнее
время в практике тоннелестроения
все большее применение находит
способ строительства подземных вы-
работок с помощью комбайнов. Ком-
байновый способ обладает по срав-
нению с буровзрывным следующими
достоинствами: обеспечивается не-
прерывная механизированная работа
в забое при совмещении по време-
ни основных процессов разрушения
и погрузки грунта; увеличивается
производительность труда рабочих
(на 20—40%) и обеспечиваются вы-
сокие скорости проходки; достигает-
ся ровный контур выработки, мак-
симально приближающийся к про-
ектному, что практически ликвиди-
рует переборы грунта и обеспе-
чивает экономию бетона; устраняет-
ся вредное воздействие взрывов
на окружающий выработку грунто-
вый массив. Недостатки комбайново-
го способа заключаются в высокой
стоимости комбайнов с комплектом
резцов и в большом расходе элек-
троэнергии. Комбайновый способ
экономически целесообразно приме-
нять только при длине тоннеля более
1,6 км и диаметре до 11 м.
Наибольшее распространение в
Советском Союзе комбайновый спо-
соб получил в угольной и горно-
добывающей промышленности, в тон-
нелестроении применение этого спо-
соба пока ограничено.
По конструктивным особенностям
проходческие комбайны подразделя-
ются на комбайны бурового (ро-
торного) и избирательного дейст-
вия. Особенностью комбайнов р о -
торного действия является
разрушение грунта одновременно по
всей площади забоя. К комбайнам
такого типа относятся «Роббинс»
(США), «Вирт» (ФРГ), «Демаг»
(ФРГ) и другие, режущий орган ко-
торых представляет собой мощную
круговую платформу, вращающуюся
с частотой до 14,5 об/мин, на ко-
торой размещены резцы различной
конструкции.
В Советском Союзе на строи-
тельстве железнодорожного Северо-
Муйского тоннеля БАМа с помощью
комбайна типа «Роббинс» была дос-
20
тигнута скорость проходки по транс-
портной штольне 10—15 м/сут в
крепких скальных грунтах.
К проходческим комбайнам и з -
бирательного действия от-
носятся машины с перемещением и
вождением по забою режущего ор-
гана, который размещен на конце
подвижной рукоятки. Комбайны из-
бирательного действия используются
при строительстве тоннелей только в
грунтах средней крепости (f^8), что
ограничивает область их применения
и является основным недостатком та-
ких комплексов. В то же время
комбайны избирательного действия
достаточно маневренны и позволяют
разрабатывать выработки любой
формы. Наибольшее распростране-
ние получили комбайны избиратель-
ного действия со стреловидным ис-
полнительным органом (рис. 1.20).
Рабочее оборудование комбайна сос-
тоит из рукоятки 3 (рис. 1.21),
перемещающей по забою исполни-
тельный орган с фрезой 1 с помощью
двух симметрично расположенных
домкратов 4 и вращающейся плат-
формы 5, а также напорного домкра-
та 2, позволяющего развивать зна-
чительные усилия на забой при внед-
рении режущего органа в скальный
грунт. Платформа 5 расположена
на ходовой части. 6 машины, на ко-
торой также находится кабина ма-
шиниста с пультом управления 9.
Передвижение таких комбайнов осу-
ществляется чаще всего на гусе-
ничном ходу. Уборка грунта произ-
водится в большинстве случаев с по-
мощью загребающего устройства 8
с транспортером 7, который позво-
ляет грузить грунт не только в боль-
Рис. 1.21. Схема комбайна со стреловидным
исполнительным органом
шегрузные вагонетки, но и в само-
свалы.
В зависимости от своих техничес-
ких возможностей такие комбайны
производят разработку грунта либо
сразу по всей площади забоя, либо
сначала разрабатывается грунт в
верхней части забоя на максималь-
но допустимую высоту для данного
типа комбайна, а затем производит-
ся доработка нижней части выработ-
ки. Так, с помощью комбайна 4ПП-2
можно разрабатывать грунт в забое
высотой до 4,5 м, комбайном
4ПП-5— высотой до 5 м, а ком-
байна ГПК-2— до 5,5 м. В случае
необходимости строительства тонне-
лей высотой более 5 м нужно
использовать комбайновые комплек-
сы ТК-2 и ТК-1с.
Комплекс ТК-2 (рис. 1.22) позво-
ляет сооружать тоннели шириной
и высотой от 5 до 8 м с про-
изводительностью от 30 до 80 м3/ч.
Комплексом ТК-1с можно> проходить
тоннели сечением от 18,0 до 37 м2 с
Рис. 1.22. Тоннельный комплекс ТК-2:
1—комбайн типа 4ПП-2; £—передвижная платформа; i?—верхний перегружатель; 4—нижний пере
гружатель
21
производительностью до 70 м3/ч в по-
родах с f^6.
Разработка грунта при проходке
тоннелей механизированным спосо-
бом является перспективным направ-
лением.
1.3. ПОГРУЗКА И ТРАНСПОРТИРОВКА
ГРУНТА
Погрузка грунта. Погрузка взор-
ванного или разработанного другим
способом грунта является одной из
наиболее трудоемких операций, сос-
тавляющей до 40% всех трудозатрат
проходческого цикла. Причем орга-
низация работ по погрузке и транс-
портировке грунта составляет еди-
ный производственный процесс. Вы-
бор машин и оборудования для пог-
рузки и транспортировки во многом
определяется размерами тоннеля, за-
висит от планируемой скорости про-
ходки и механических характеристик
грунта.
В настоящее время погрузка грун-
та при строительстве тоннелей почти
полностью механизирована и произ-
водится в основном высокопроиз-
водительными погрузочными маши-
нами.
Погрузочные машины, применяе-
мые при сооружении тоннелей, под-
разделяются на ковшовые периоди-
ческого действия (рис. 1.23,а, б)
и с загребающими лапами непрерыв-
ного действий (рис. 1.23,в).
Ковшовые погрузочные машины
периодического действия по спосо-
бу передачи грунта подразделяют-
ся на машины, у которых грунт из
ковша сразу же поступает в транс-
портные средства или в отвал
(ППН-1С, ППН-2 и ППН-3), и ма-
шины, перегружающие сначала
грунт из ковша на конвейер, а затем
уже в транспортные средства или в
отвал (ППН-4, ППН-4П, ППН-7).
Погрузочные ковшовые машины на
рельсовом ходу (ППН-1С, ППН-2,
ППН-3, ППН-4, ППН-4П и др.) име-
ют ограниченный фронт погрузки от
2,2 до 4,8 м, что является их не-
достатком. Так, при строительстве
тоннелей пролетом (шириной) свы-
ше* 6 м, чтобы избежать ручной
подкидки грунта к погрузочной ма-
шине, приходится устанавливать две
параллельно работающие машины,
2015
Рис. 1.23. Погрузочные машины:
а—погрузочная машина периодического действия на рельсовом ходу со ступенчатой погрузкой
(1 ППН-5); б—погрузочная машина периодического действия на рельсовом ходу с прямой погрузкой
(ППН-1С); а—погрузочная машина непрерывного действия на гусеничном ходу с нагребающими
лопатами (ПНБ-ЗК)
22
что из-за тесноты в забое снижает
их производительность. В связи с
этим лучше использовать машины на
гусеничном или пневмоколеёном хо-
ду, что увеличивает их маневрен-
ность и позволяет повысить произво-
дительность. Кроме того, циклич-
ный периодический характер работы
ковшовых машин обусловливает
сравнительно низкий коэффициент их
полезного действия (не более 10—
15%).
Вышеперечисленных недостатков
лишены погрузочные машины с за-
гребающими лапами непрерыв-
ного действия. Такие машины
имеют высокую производительность,
так как требуют сравнительно мало-
го времени на подготовительные опе-
рации и обладают хорошей манев-
ренностью. В среднем производитель-
ность машин с загребающими лапами
на 50—70% выше производительнос-
ти ковшовых машин. Недостатками
погрузочных машин с загребающими
лапами являются большой расход
электроэнергии, сложность конст-
рукции, частая замена конвейера
и деталей погрузочной головки, а
также высокая стоимость.
Следует отметить, что у тоннель-
ных комплексов (ТК-2, ТК-1С и др.)
погрузочное устройство представля-
ет собой парные загребающие лапы
с центральным скребковым конвейе-
ром, позволяющим эффективно осу-
ществлять непрерывную работу раз-
рабатываемого грунта в призабой-
ной части выработки с последую-
щим использованием перспективного
конвейерного транспорта, производи-
тельность которого в 2—4 раза пре-
вышает показатели рельсовой откат-
ки.
При строительстве тоннелей се-
чением до 50 м2 для погрузки
грунта целесообразно использовать
погрузочные машины периодического
(ППН-1С, ППН-2, ППН-3 и др.)
и непрерывного (ПНБ-ЗК, ПНБ-ЗД,
ПНБ-4) действия. В тоннелях не-
большой длины (до 600 м) могут
применяться погрузочно-доставоч-
ные машины (ПД-5, ПД-8, ПД-12).
В тоннелях большого поперечного
Рис. 1.24. Тоннельный экскаватор с укорочен-
ной стрелой
сечения (более 80 м2) для погруз-
ки грунта могут быть применены
полноповоротные одноковшовые
экскаваторы на гусеничном ходу
(рис. 1.24), приспособленные к ус-
ловиям работы под землей (уко-
роченная стрела Г-образной формы,
меньшая длина корпуса машины).
Достоинством тоннельных экска-
ваторов является их высокая манев-
ренность, позволяющая производить
погрузку грунта сразу на два пути
или в автосамосвалы, и большая
производительность.
Для подборки в забое грунта,
не убранного погрузочной машиной,
а также в исключительных случаях
(тесные, узкие выработки небольшо-
го сечения), когда применение погру-
зочных машин нецелесообразно, воз-
можно использование ручной
погрузки. В этом случае ширина
фронта погрузочных работ на одного
рабочего принимается не менее 1 м.
Ввиду того что ручная погрузка
предусматривает погрузку грунта в
вагонетки на высоту до 1,2—1,3 м,
для уменьшения трудоемкости работ
целесообразно применять ленточные
транспортеры-перегружатели.
Транспортировка грунта. Транспор-
тировка грунта, доставка вспомога-
тельных материалов, оборудования и
людей в пределах сооружаемого тон-
неля до шахтного ствола или пор-
23
тала, а также перемещение грун-
та до места отвала на поверх-
ности осуществляются тоннельным
транспортом, который подразделя-
ется на транспорт периодического
и непрерывного действия.
Наибольшее распространение в
тоннелестроении получил рельсовый
транспорт периодического
действия. В этом случае транс-
портировка грунта и материалов осу-
ществляется в вагонетках по рель-
совому временному пути узкой колеи
с помощью электровозной или канат-
ной откатки по наклонным выработ-
кам, а также вручную. Причем пе-
ремещение вагонеток вручную допус-
кается только на расстояние до 100
м со скоростью не более 4 км/ч.
Электровозная откатка является
основным видом транспорта, приме-
няемого при строительстве протяжен-
ных тоннелей. Рельсовый путь состо-
ит из рельсов, шпал и скрепле-
ний. Для устройства рельсового пути
при электрической тяге следует в
основном использовать рельсы типа
Р24. Ширина колеи на прямой оп-
ределяется видом подвижного соста-
ва и равняется 600, 750 или 900 мм.
В горизонтальных выработках ре-
комендуется укладывать два узко-
колейных пути с устройством через
200—300 м односторонних или пе-
рекрестных стрелочных переводов
или съездов.
Замена отдельных вагонеток у за-
боя производится с помощью раз-
личных маневровых устройств: пе-
редвижных плит-разминовок, плат-
форм и перестановщиков вагонеток
(рис. 1.25). Наращивание пути в
призабойном участке выполняется
специальными выдвижными звенья-
ми из рельсов на длину заходки.
Для перевозки грунта используют-
ся вагонетки различной емкости, но
не менее 1,5 м3. В настоящее
время в тоннелестроении наблюдает-
ся тенденция к использованию ваго-
неток большой грузоподъемности
(типа ВПК), которые объединяются
в бункер-поезда. Опрокидные и само-
разгружающиеся вагонетки разгру-
жаются в отвал без специальных
опрокидывающих устройств за счет
наклона кузова на 30—40°, а раз-
грузка глухих неопрокидных ва-
гонеток производится на поверхности
в круговых опрокидывателях (рис.
Рис. 1.25. Схемы маневровых устройств у забоя:
а—одиночный съезд на плите; б—перекрестный съезд на плите; в—перестановка вагонеток с помощью
пневматического перестановщика
24
1.26) в виде цилиндрических бара-
банов, вращающихся вокруг про-
дольной оси. В таких опрокиды-
вателях вагонетки автоматически за-
крепляются, после чего барабан
поворачивается на 360° (полный
оборот), и грунт высыпается в при-
емный бункер.
Сухая цементно-песчаная смесь
доставляется в тоннель в контей-
нерах или в вагонетках, а длин-
номерные материалы (лес, трубы
и др.)— в специальных тележках
с приваренными к раме стойками.
При уклонах, не превышающих
30%0, грунт и материалы транспор:
тируют в основном электрической тя-
гой. Наибольшее распространение в
тоннелестроении получили электро-
возы постоянного тока, которые по
способу и источнику питания под-
разделяются на контактные и акку-
муляторные. Контактные электро-
возы используют электроэнергию,
поступающую через тяговую сеть, вк-
лючающую контактный провод и
рельсовый путь. Электроэнергия для
аккумуляторных электровозов посту-
пает от аккумуляторной батареи, ко:
торая устанавливается непосредст-
венно на электровозе.
Основное преимущество контакт-
ных электровозов перед аккумуля-
торными заключается в более высо-
ких и стабильных (постоянных в те-
чение всей смены) тяговых пара-
метрах (мощность двигателей, ско-
рость и др.), простоте и надеж-
ности конструкции. Недостатком кон-
тактных электровозов является необ-
ходимость навески оголенного кон-
тактного провода, что требует допол-
нительной высоты выработки и соз-
дает угрозу поражения током, а так-
же возможность искрообразования
(недопустимо в выработках, опасных
по газу и пыли). По Правилам техни-
ки безопасности высота подвески
контактного провода во всех под-
земных выработках должна быть не
менее 2,2 м от головки рельса,
причем каждый путь должен иметь
свой провод. Подвеска контактного
провода в тоннелях устраивается
эластичной, на оттяжках.
Рис. 1.26. Круговые опрокидывающие устрой-
ства для вагонеток
Недостатком аккумуляторных
электровозов является их большая
масса, громоздкость и необходи-
мость в зарядной станции, где про-
изводится смена батарей для заряд-
ки через 3—4 ч.
При откатке электровозы распола-
гаются в голове состава. Скорость
движения электровоза на горизон-
тальных выработках не должна пре-
вышать 10 км/ч, а на кривых —
5 км/ч. Максимально возможный при
электровозной откатке вес состава
определяется расчетом с учетом сцеп-
ного веса данного электровоза, ус-
ловий торможения поезда, уклона,
состояния пути и других данных.
Для перемещения составов из ва-
гонеток на расстояние до 100 м
допускается применять лебедки, тол-
катели и др.
В настоящее время в практи-
ке тоннелестроения широкое рас-
пространение получил безрельсовый
(автомобильный) транспорт с исполь-
зованием автосамосвалов большой
грузоподъемности в сочетании с по-
грузкой грунта экскаваторами на гу-
сеничном ходу. Применение авто-
самосвалов обеспечивает высокую
производительность погрузки грунта,
простую организацию работ, хоро-
шую маневренность транспорта, пре-
одоление значительных уклонов.
Основной недостаток автомобиль-
ного транспорта заключается в заг-
25
рязнении воздуха в тоннеле выхлоп-
ными газами, что требует усиленной
вентиляции, а также использование
специальных каталитических возду-
хоочистителей, устанавливаемых на
автосамосвалах. Для обеспечения
двухстороннего движения автоса-
мосвалов по тоннелю его ширина
должна быть не менее 6 м. При
меньшем пролете выработки для из-
менения направления движения
транспорта необходимо устанавли-
вать поворотные стальные плат-
формы, передвигаемые по мере про-
ходки забоя. Возможно также ис-
пользование автосамосвалов грузо-
подъемностью 6—15 т, которые поз-
воляют изменить направление дви-
жения без необходимости их раз-
ворота у забоя.
В ряде случаев целесообразно
применение автопоездов, состоящих
из одного автомобиля с прицепом, по-
даваемого в тоннель задним ходом,
или из двух автомобилей с двумя при-
цепами, располагаемыми между ни-
ми. Подача и выезд автомобилей
из забоя тоннеля в этом случае
осуществляются передним ходом од-
ного из автомобилей.
Транспортные средства выбирают в
зависимости от производительности
проходческого комплекса, размеров и
уклона выработки, длины откатки
и принятой технологии работ. При
этом следует учитывать, что без-
рельсовый транспорт в однопутных
тоннелях экономически целесообра-
зен при откатке грунта на рас-
стояние до 1,5—2,0 км. Обычно при-
менение автомобильного транспорта
рекомендуется при сооружении тон-
нелей, когда отсутствуют вспомога-
тельная сквозная штольня или про-
межуточные стволы, а также на при-
портальных участках (при наличии
вспомогательной штольни до первой
транспортной сбойки).
Весьма перспективным видом н е-
прерывного тоннельного
транспорта являются конвейеры.
Производительность конвейерного
транспорта, как показывает опыт
горнодобывающей промышленности,
в 2—4 раза превышает производи-
26
тельность рельсового транспорта и
достигает 60—80 м3/ч. Наибольшее
распространение для выдачи груза из
забоя получили ленточные и скреб-
ковые конвейеры, которые отличают-
ся высокой производительностью, за-
нимают сравнительно мало места и
могут применяться даже в выработ-
ках небольшого сечения.
Главными частями ленточного кон-
вейера являются резиновая лента
шириной 0,5—1,0 м, рама с роли-
ками, мотор с приводным устройст-
вом и натяжной механизм, состоя-
щий из подвижного холостого бара-
бана, через который перекидывается
лента. Производительность транспор-
тера зависит от ширины ленты и
скорости ее движения, которая обыч-
но составляет 0,5—2,0 м/с. Отечест-
венной промышленностью выпуска-
ются забойные телескопические кон-
вейеры, удлиняющиеся вслед за
продвижением забоя до 80 м (тип
1 ЛТП-80). Ленточные конвейеры
применяются в выработках с уг-
лом наклона до 18°. Могут най-
ти применение также передвижные
ленточные конвейеры типов КЛП и
КЛД, имеющие привод от мотор-
барабана.
Скребковые конвейеры состоят из
двух бесконечных цепей с прик-
репленными к ним на одинаковых
расстояниях друг от друга скреб-
ками и двух барабанов. Один из
барабанов является ведущим и при-
водится в движение мотором. Ско-
рость движения таких конвейеров
составляет от 0,25 до 0,7 м/с.
Скребковые конвейеры могут приме-
няться в выработках с углом нак-
лона до 25° там, где ленточные
конвейеры работать не могут.
В настоящее время часто именно
цикличный рельсовый транспорт явля-
ется тем «узким» местом, которое
ограничивает скорости проходки.
При использовании конвейерного
транспорта в метростроении появля-
ется возможность обеспечить непре-
рывную транспортировку грунта от за-
боя до дневной поверхности. Осо-
бенно целесообразно использование
конвейеров в сочетании с проход-
Рис. 1.27. Схемы канатной откатки:
1—лебедка; 2—хвостовой канат; 3—натяжное устройство; 4—головной канат
ческими комбайнами, обеспечиваю-
щими непрерывную разработ-
ку и погрузку грунта. Однако надо
иметь в виду, что подача к забою
необходимых материалов должна
производиться другим видом транс-
порта.
В практике тоннелестроения для
транспортировки грунта (в основ-
ном в наклонных выработках с укло-
ном более ЗО°/оо) применяется иног-
да канатная откатка. Сущ-
ность канатной откатки заключает-
ся в том, что вагонетки передви-
гаются при помощи канатов, закреп-
ляемых на барабане лебедки, кото-
рая вместе с двигателем устанав-
ливается неподвижно в специально
сооружаемых выработках. Канатная
откатка производится одно- или
двухбарабанными лебедками двумя
способами: концевым или бесконеч-
ным канатом. При концевом спо-
собе (рис. 1.27,а) состав, состоя-
щий только из груженых или по-
рожних вагонеток, оттаскивают го-
ловным канатом 4 от забоя или под-
тягивают хвостовым канатом 2 к
забою со скоростью не более
15 м/с. Канаты поддерживаются ро-
ликами, закрепляемыми на шпалах
или стойках рам. Такая схема при-
меняется при длине откатки до 300 м
и небольшой производительности.
Недостатки такого способа: необхо-
димость в специальных станциях
отправления и приема, сложность об-
служивания, громоздкость двигате-
лей.
При откатке бесконечным канатом
(рис. 1.27,6) происходит одновремен-
ное движение грузовых и порожних
вагонеток со скоростью не более
1 м/с. Вагонетки специальными
устройствами прицепляются к ка-
нату на расстояние не менее. 5 м
друг от друга. Такая откатка воз-
можна только в двухпутных выра-
ботках при длине до 450 м. Пре-
имущество: производительность не
зависит от длины откатки. Недос-
татки: большая трудоемкость, необ-
ходимость большого парка вагонеток
и пониженная безопасность.
1.4.	ВРЕМЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ШТОЛЕН
В крепких скальных грунтах вре-
менная крепь штольни может или
совсем не применяться или выпол-
няется в виде отдельных элементов:
верхняка 1 (рис. 1.28) и клиньев 2.
В полускальных трещиноватых
грунтах временная деревянная крепь
штольни выполняется в виде незамк-
нутых рам (неполный дверной ок-
лад), состоящих из верхняка 1
(рис. 1.29) диаметром 0,2—0,3 м и
стоек 6 диаметром 0,18—0,25 м, кото-
рые опираются на деревянные под-
Рис. 1.28. Крепление штольни в крепких
скальных грунтах
27
/О
Рис. 1.29. Крепление штольни в полускальных трещиноватых грунтах
кладки 8 или ставятся в лунки
в грунте. Соединение верхняка со
стойками осуществляется врубкой «в
лапу» и скобами. Между собой ра-
мы раскрепляются в продольном на-
правлении с помощью распорок (ро-
шпанов) 5 диаметром 0,16—0,18 м.
Расстояние между рамами в этом
случае принимается равным 1,0—
1,5 м. Для обеспечения плотного кон-
такта между деревянной крепью и
окружающим грунтом рама плотно
расклинивается по контуру деревян-
ными клиньями 7. Если высота
штольни составляет 2,5 м и более,
распорки 5 устанавливаются в два
яруса.
Верхнее пространство между рама-
ми перекрывается с помощью систе-
мы закладной крепи, состоящей из
продольных досок (марчеван) 3 тол-
щиной 5—7 см, поперечин (филат) 2
толщиной 7 см и клиньев 4.
Рис. 1.30. Крепление штольни в полускальных
и мягких грунтах
28
В сильнотрещиноватых полускаль-
ных и мягких грунтах там, где воз-
можно проявление бокового горного
давления, крепление штольни не-
обходимо выполнять в виде замкну-
той рамы (полный дверной оклад).
В этом случае для предотвращения
смещения стоек вводят нижний эле-
мент— лежень 1 (рис. 1.30) диа-
метром 0,2—0,3 м. Расстояние меж-
ду рамами составляет 1,0—1,5 м. В
случае необходимости между основ-
ными рамами устанавливаются про-
межуточные рамы 3. При замене
поломанных рам рядом с ними
должны быть также поставлены
промежуточные рамы. Кровля и бо-
ка выработки затягиваются заклад-
ными досками (затяжкой) 2 враз-
бежку и расклиниваются клиньями.
По Правилам техники безопасности
отставание временной крепи штольни
в таких грунтах допускается не бо-
лее чем на величину заходки.
Последовательность проходки и
постановка деревянной крепи в таких
грунтах следующие: разрабатывает-
ся грунт на величину заходки, ус-
танавливается очередная рама и про-
изводится затяжка кровли закладной
крепью.
В слабых и неустойчивых грун-
тах отставание крепи от забоя не
допускается. Поэтому сначала про-
изводится крепление кровли выра-
ботки с помощью забивной
крепи, а затем осуществляется
разработка грунта. Рамы крепления
устанавливаются на расстоянии
0,7—1,0 м или в случае необхо-
димости всплошную.
Забивная крепь (рис. 1.31,а) сос-
тоит из марчеван 1— продольных до-
сок с заостренными концами, которые
забиваются под некоторым углом к
продольной оси выработки для того,
чтобы над новой рамой можно было
разместить филату 2 и толстые
клинья 3. Таким образом марчева-
ны создают козырек (рис. 1.31,6),
под защитой которого возмож-
но вести разработку грунта. Для
этого в направлении сверху вниз
снимаются доски лобовой крепи 7
(обычно одна-две доски), разраба-
тывается грунт на величину, обес-
печивающую устойчивость марчеван
(их концы должны быть заделаны
в грунт не менее чем на 0,2—
0,3 м), и снятые лобовые доски
перекрепляются в новое положение
5. Лобовые доски поддерживаются
продольными подпорками 6, которые
опираются на стойки рамы 8.
После продвижения забоя на шаг
установки крепи (рис. 1.31,в) укла-
дывают лежень 9, под концы мар-
чеван 1 подводят филату 2 и верх-
няк 4, подпираемый в середине вре-
менными стойками 10, которые в
свою очередь распираются подкоса-
ми 12 в предыдущую раму. Меж-
ду филатой и верхняком забивают
клинья 5, а между временными
стойками и лобовыми досками 7—
клинья 11. Затем убирают распор-
ки 6, устанавливают стойки рамы и
рошпаны, в зазор между стойка-
ми и лобовыми досками забивают
постоянные клинья и убирают вре-
Рис. 1.31. Крепление штольни в слабых неустойчивых грунтах
29
менные стойки 10. Этим и закан-
чивается проходческий цикл.
Для предотвращения выпучивания
грунта с подошвы выработки меж-
ду лежнями устраивается пол из до-
сок, которые концами заводятся под
лежни. Для отвода воды из забоя
сооружается водоотводная канавка
обычно шириной 30—40 см и глу-
биной 40—60 см с продольным ук-
лоном 3°/оо- Сверху канавка закры-
вается досками для предотвраще-
ния ее загрязнения и удобства ходь-
бы.
С целью усиления крепи при про-
ходке штолен в слабых водонос-
ных и плывунных грунтах штольне-
вые рамы берутся на подхваты унтер-
цуги. Для этого в углы рам
(рис. 1.32) заводятся деревянные
продольные прогоны: верхние (лон-
гарины) 1 и нижние (бантины) 4
диаметром 0,25—0,3 м. Прогоны рас-
пираются в поперечном направлении
стойками (штендерами) 3 и горизон-
тальными распорками (рошпанами)
2. Установка подхватов уменьшает
расчетные пролеты верхняков и стоек
и способствует увеличению общей
устойчивости всей системы крепи.
Для предотвращения выноса мелких
частиц грунта с водой в штольню
приходится применять шпунтовые за-
бивные доски и конопатить швы.
В некоторых случаях для предотвра-
щения прорыва разжиженного грун-
та (плывуна) устраивается двойная
опалубка над лонгаринами. Прост-
ранство между марчеванами и такой
опалубкой заполняется фильтрую-
Рис. 1.32. Крепление штольни в слабых водо-
насыщенных грунтах
30
щим материалом 5 (пакля, сено и
др.).
Основные элементы штольневой
крепи (верхняки, стойки, марчеваны)
подлежат расчету. Расчет таких эле-
ментов производится на изгиб из
рассмотрения их как балок на двух
опорах, нагруженных равномерно
распределенной нагрузкой от давле-
ния грунта. При расчете марчеван
наиболее нагруженной является дос-
ка, лежащая посередине верхняка.
Собственным весом элементов кре-
пи ввиду его незначительности по
сравнению с давлением грунта в этом
случае можно пренебречь.
Стойки рассчитываются на сов-
местное действие изгибающего мо-
мента бокового давления грунта и
нормальной силы от давления верх-
няка на стойку.
1.5.	ВРЕМЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ТОННЕЛЬНЫХ
ВЫРАБОТОК В НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ
Назначение временной крепи —
предотвратить развитие горного дав-
ления, отслоение и обрушение в вы-
работку грунтов до возведения пос-
тоянной конструкции — обделки.
Устройство временной крепи в не-
устойчивых грунтах представляет
большую сложность, так как отста-
вание крепи от забоя в этом
случае недопустимо и крепление
выработки приходится производить
буквально совместно с разработкой
грунта. В связи с этим в слабых
подвижных грунтах наибольшее рас-
пространение получила деревянная
веерная крепь как самая мобильная
и универсальная, а также металли-
ческая арочная крепь.
Раскрытие калотты с помощью де-
ревянной крепи. Раскрытие калотты,
т. е. переход от верхней штольни,
имеющей сравнительно небольшие
размеры, к выработке полной шири-
ны является наиболее ответствен-
ным этапом расширения сечения
тоннеля.
Раскрытие калотты ведется отдель-
ными кольцами, длина которых наз-
начается в зависимости от инженер-
Рис. 1.33. Схема раскрытия калотты:
а—начальный этап; б—последующие этапы
но-геологических условий и состав-
ляет обычно от 4 до 6,5 м. В
сложных условиях при значительной
величине горного давления и быст-
ром его нарастании, а также в слу-
чае большого притока подземных вод
длина кольца может быть уменьшена
до 2 м. До начала работ по раскры-
тию калотты необходимо, чтобы верх-
няя штольня была пройдена на рас-
стояние, равное не менее чем шири-
на трех колец при наличии по край-
ней мере двух фурнелей. Перед рас-
крытием калотты необходимо уси-
лить крепь верхней штольни путем
установки в ней рамы подхвата (ун-
терцуга), которая позволяет разоб-
рать штольневую крепь и начать про-
ходку калотты (рис. 1.33).
Прежде чем приступить к уста-
новке рам подхвата, необходимо в
подошве верхней штольни в специ-
ально вырытых для этого поперечных
прорезях (канавках) глубиной 50 см
на расстоянии 1,5—2,0 м друг от
друга уложить обтесанные на два
канта бревна-швеллеры 1. Длина
таких швеллеров несколько больше
штольни. На эти швеллеры и опи-
рают стойки 2 рамы подхвата, ко-
торые располагают в разных плос-
костях со стойками 3 штольневых
рам.
После этого удаляют боковые дос-
ки штольневой крепи и начинают
разрабатывать грунт в поперечном
направлении — в стороны от про-
дольной оси штольни. По мере прод-
вижения кровля калотты крепится
марчеванами 7, устанавливаются но-
вые лонгарины 4 и длинные стойки-
штендеры 5, которые в продольном
и поперечном направлениях распи-
раются с помощью рошпанов 6.
Ненужные стойки штольневых рам
при этом удаляются. Система из
стоек-штендеров и распорок-рош-
панов, находящихся в одной попе-
речной плоскости, называется тон-
нельной фермой.
Таким образом осуществляется
раскрытие калоттного профиля на
малую калотту. Дело в том, что рас-
крыть калоттную выработку сразу на
полную (большую) калотту нельзя,
так как высота верхней штольни,
из которой начинается раскрытие, ог-
раничивается 3,5 м. В связи с этим
работы приходится выполнять в два
(раскрытие на малую и большую
калотты), а то и в три этапа
(раскрытие на малую, среднюю и
большую калотты).
К раскрытию средней (редко)
или большой калотты приступают,
когда на концах бревна-швеллера
малой каллоты (ШМК) уже нель-
зя больше разместить ни одной стой-
ки. Для перехода к раскрытию
большой калотты необходимо пред-
варительно соорудить поперечную
канаву шириной около 0,5 м и дли-
ной, равной длине швеллера большой
калотты ШБК 8 с некоторым за-
пасом. Длина ШБК (бревно диа-
метром до 0,5 м) должна быть мень-
ше внутренней ширины выработки
на уровне пят свода. С целью удобст-
31
Рис. 1.34. Система деревянной крепи тоннель-
ной выработки, раскрытой на полное сечение
ва транспортировки и монтажа на
месте ШБК, его делают составным из
двух или трех частей, которые сое-
диняются между собой врубкой с
накладками.
После установки ШБК в пределах
одного кольца производится пере-
крепление крепи кровли со стоек ма-
лой калотты на стойки большой
калотты. Элементы фермы малой
калотты удаляются только после ус-
тановки ферм большой калотты.
В зависимости от инженерно-гео-
логических условий раскрытие калот-
ты по длине тоннеля следует про-
изводить с промежутками в один —
три кольца.
После полного раскрытия калот-
тного профиля можно приступать к
сооружению опалубки и бетонирова-
нию свода или, если принятый спо-
соб проходки предусматривает бето-
нирование сначала стен, а потом
Рис. 135. Арочная инвентарная металличес-
кая крепь для калотты
32
свода, надо продолжить дальнейшую
разработку в штроссовой части выра-
ботки. В последнем случае конструк-
ция временной крепи значительно
усложняется.
Начинать возведение временной
крепи штроссовой части выработки
надо с устройства в нижней штоль-
не бревен-лежаков для восприятия
давления от тоннельных ферм боль-
шой калотты. Для этого в подош-
ве нижней штольни в плоскости ферм
большой калотты устраиваются ни-
ши-канавки, в которые и укладыва-
ются бревна-лежаки (диаметром
50 см и длиной до 1,7 м) таким об-
разом, чтобы верх лежаков совпа-
дал с верхом подошвы рам нижней
штольни.
После установки лежаков 1
(рис. 1.34) начинают вести разра-
ботку грунта под швеллером большой
калотты 3 в направлении снизу вверх.
По мере разработки грунта в об-
разовавшееся отверстие из нижней
штольни устанавливаются средние
подшвеллерные стойки-столбы 4, ко-
торые одним концом опираются на
лежаки, а другим — на швеллер
большой калотты с обязательной
расклинкой. Таким образом дости-
гается быстрая передача давления
от швеллеров большой калотты к
лежакам.
Общая устойчивость всей системы
крепи в продольном и поперечном
направлениях обеспечивается поста-
новкой между всеми основными эле-
ментами крепи распорок-рошпанов 2,
соединяемых скобами и врезками.
Раскрытие калотты с помощью ин-
вентарной металлической крепи. Ос-
новным элементом такой инвентар-
ной крепи (рис. 1.35) является
кружальная дуга 3, состоящая из
двух швеллеров с прокладками. Ду-
га подпирается деревянными стойка-
ми 5 и подкосами 6, которые опи-
раются с помощью «башмаков»
7 на лежни 8. Продольная ус-
тойчивость крепи обеспечивается
системой распорок, устанавливаемых
между дугами. Забивные продольные
доски 4 опираются на проходческую
дугу 2, изготовленную из переверну-
тых подошвой вверх рельсов. Ра-
диальное давление от проходческой
дуги на кружальную передается при
помощи «наездников» /, состоящих
из швеллерной рамы, и образующих
с дугой жесткую единую систему.
Такая инвентарная крепь создает
наиболее благоприятные условия для
бетонирования.
1.6.	ВРЕМЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ТОННЕЛЬНЫХ
ВЫРАБОТОК В УСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ
Если при проходке тоннелей в
неустойчивых грунтах наиболее ши-
роко применяются лишь два вида
крепи — веерная деревянная и ароч-
ная металлическая, то в устойчи-
вых грунтах разнообразие используе-
мых видов крепи значительно боль-
ше. Наибольшее распространение
получила анкерная и набрызгбетон-
ная крепь как в виде самостоятель-
ных конструкций, так и в различ-
ных сочетаниях друг с другом. Пре-
имущество такой крепи — включение
ее в обделку составной частью или
отдельным элементом.
Выбор вида временной крепи обус-
ловливается следующими факторами:
I)	назначением, формой и раз-
мерами выработки;
2)	физико-механическими свойст-
вами грунтов, обусловливающими
устойчивость выработки, величину и
характер проявления горного давле-
ния. Показатель устойчивости явля-
ется определяющим исходным фак-
тором при выборе конструкции крепи
и паспорта крепления выработки:
3)	сроком работы временной кре-
пи;
4)	взаимным расположением вы-
работок;
5)	экономической целесообраз-
ностью.
Временное крепление выработок
производится в соответствии с ут-
вержденным проектом и паспортом
крепления. Паспорт крепления ут-
верждается главным . инженером
строительной организации.
Раскрытие калоттного профиля вы-
работок, сооружаемых в скальных
2 Зак. I489
грунтах, производится либо за один
прием, либо по частям (при про-
лете выработки свыше 20 м). Раз-
работка грунта в этом случае произ-
водится буровзрывным способом. В
качестве временной крепи применя-
ется полигональная (контурная) де-
ревянная крепь, которая устанавли-
вается по периметру (контуру) выра-
ботки, оставляя свободным внутрен-
нее пространство, что позволяет мак-
симально использовать механизацию
всех основных работ.
Полигональная (многоугольная)
крепь. Деревянная полигональная
крепь (рис. 1.36) состоит из прямо-
угольных брусьев (косяков) 3 се-
чением 18X22, 22X24 или 24X26 см
длиной 1,5—2 м, соединяемых впри-
тык и опирающихся на прогоны 2,
под которые подводят стойки /, ус-
танавливаемые на лежни 5. В местах
стыков элементов устанавливают
распорки 4. За элементы крепи зак-
ладывают доски с расклинкой их в
грунт. Располагают рамы полиго-
нальной крепи на расстоянии от
0,8 до 1,4 м в зависимости от
горного давления. Многоугольная
крепь может быть выполнена также
из металлических прокатных профи-
лей, соединяемых между собой бол-
тами или сваркой. Полигональную
крепь применяют в грунтах средней
крепости при отсутствии большой
трещиноватости и подземных вод.
Арочная крепь. Металлическая
арочная крепь изготавливается из
стальных прокатных двутавров (ча-
ще всего № 16—18), швеллеров и
Рис. 1.36. Полигональная крепь
33
специальных профилей. Возможно
приготовление арок из армокаркасов.
В зависимости от способа произ-
водства работ и физико-механичес-
ких свойств грунта применяют сталь-
ную арочную крепь нескольких ти-
пов. При разработке забоя на пол-
ное сечение применяют полную ароч-
ную крепь (рис. 1.37,а), которая
состоит из двух симметричных эле-
ментов (стоек) /, соединяемых в
замке болтами 3. Продольная ус-
тойчивость обеспечивается путем
постановки распорок (рошпанов) 2,
а плотность контакта арок с грун-
том — закладными досками 4. Стой-
ки опираются на лежни 5.
Арочная крепь только для свода
выработки (рис. 1.37, б) состоит из
двух криволинейных элементов 6,
опирающихся на уступы грунта за
проектным контуром тоннеля. Эта
крепь требует некоторого перебора
грунта в пятах свода для образо-
вания уступов.
При разработке сначала верхней
половины тоннеля, а затем нижней
применяется арочная крепь, состо-
ящая из четырех элементов (рис.
1.37, в): двух полуарок 6 и двух
стоек 1. Полуарки опираются на
стойки при помощи приваренных к их
торцам фланцев 7. Арки устанавли-
вают одна от другой в зависимос-
ти от условий поддержания выработ-
ки, площади ее поперечного сече-
ния, свойств грунта и других факто-
ров на расстоянии от 0,5 до 1,5 м.
При возведении арочной крепи
элементы ее собираются на подошве
выработки под защитой ранее уста-
новленной крепи. Затем собранную
арку с помощью специальных меха-
низмов поднимают и устанавливают
в выработке с соблюдением принято-
го по паспорту крепления расстоя-
ния между ними. При большой
высоте выработки для установки
металлической арочной крепи ис-
пользуют подмости или буровые
рамы. Зазор между арками и по-
верхностью выработки расклини-
вают, кровлю и бока выработки
закрепляют досками-затяжкой враз-
бежку с расстоянием между кром-
ками 10 см; при необходимости в
кровле устраивают сплошную затяж-
ку.
Забутовка закрепленного про-
странства должна производиться
тщательно и по всему периметру,
что обеспечивает более равномер-
ное распределение давления на крепь
и улучшает условия ее работы. Во
всех случаях арки раскрепляют
между собой продольными распор-
ками.Поверхность выработки между
арками в устойчивых скальных грун-
тах с коэффициентом крепости от 2 и
выше допускается закреплять на-
брызгбетоном вместо затяжки доска-
ми. При сооружении обделки ароч-
ную крепь, как правлло, снимают.
В трещиноватых и нарушенных грун-
тах арки могут быть оставлены в
бетонной обделке в качестве жест-
кой арматуры.
В соответствии со СНиП Ш-44-77
арки в качестве временной крепи
допускается использовать (при над-
Рис. 1.37. Конструкция арочной крепи:
а—арочная крепь (полная) из.двух частей; б—арочная крепь для свода выработки; в—арочная крепь
из четырех частей
34

Рис. 1.38. Расположение анкеров при различной слоистости грунтов
лежащем технико-экономическом
обосновании) в трещиноватых скаль-
ных грунтах с коэффициентом кре-
пости до 8, а также в зонах с
тектоническими нарушениями.
Анкерная крепь. Для увеличения
несущей способности прилегающих
к выработке трещиноватых грунтов
применяют анкерную крепь. Анкер-
ная крепь — это система закреплен-
ных в шпурах металлических стерж-
ней (штанг), установленных по пери-
метру выработки для скрепления раз-
личных слоев или структурных бло-
ков грунта.
Анкерную крепь как самостоятель-
ную конструкцию можно применять
в грунтах средней устойчивости с
коэффициентом крепости f^4.
> В более слабых грунтах анкерную
крепь можно применять в сочета-
нии с другими крепями (рамной,
тюбинговой, набрызгбетонной или
монолитной бетонной). Кроме того,
анкерную крепь часто используют в
качестве меры для предотвращения
пучения грунта подошвы выработки,
а также для вспомогательных целей:
при ремонте выработок с нарушен-
ной крепью и усилении послед-
ней; для подвески кабелей, трубо-
проводов и др.
В выработках трапециевидной
формы при горизонтальном наплас-
товании грунтов (рис. 1.38, а)
крайние анкеры устанавливают под
углом 30° к вертикали, но так,
чтобы конец анкера выходил за пре-
делы пролета выработки не менее
чем на 40 см; средние анкеры
устанавливают вертикально. В выра-
ботках со сводчатой формой при
горизонтальной слоистости (рис.
2*
1.38, б) анкеры следует распола-
гать радиально.
В выработках со сводчатой фор-
мой при вертикальной (рис. 1.38, в)
или наклонной слоистости (рис. 1.38,
г) анкеры располагают как можно
более перпендикулярно к плоскости
простирания слоев.
При строительстве транспортных
тоннелей рекомендуется применять
металлические замковые анкеры,
железобетонные анкеры (набивные,
предварительно напрягаемые) и ан-
керы на пласторастворах (сталепо-
лимерные).
Металлические замковые анкеры
по конструкции замков подразделя-
ются на клинощелевые и распорные.
Клинощелевые анкеры
(рис. 1.39) наиболее просты по кон-
струкции и надежны в эксплуатации,
их рекомендуется применять в грун-
тах с коэффициентом крепости 6—
10. Они состоят из стержня 4 с резь-
бой на одном и прорезью 5 на другом
конце, хвостовика 3, клина 6, опор-
ной шайбы 2 и натяжной гайки /.
Конец стержня, в прорезь которого
вставлен клин, является замком ан-
кера.
Клинощелевые анкеры с замковой
частью диаметром 25 мм устанав-
ливают в шпуры, пробуренные корон-
кой диаметром 32± 1 мм. При шпурах
диаметром 40—42 мм применяют
клинощелевые анкеры с замком диа-
метром 36 мм. Диаметр стержня оп-
ределяют расчетом, но он должен
быть не менее 20 мм при длине
анкера до 1,8 м и 25 мм при большей
длине. При расчетном диаметре стер-
жня меньше диаметра его замка ан-
кер делается составным на резьбе 7.
35Г
Рис. 1.39. Конструкции клинощелевых анке-
ров с замковой частью диаметром 25 мм (а) и
36 мм (б)
Анкеры могут изготавливаться
как на строительной площадке, так
и в заводских условиях, при этом не-
обходимо выполнять следующее:
стержень длиной до 2 м должен
изготавливаться из стали СтЗ, а при
большей длине — из стали более
прочных марок; опорные шайбы из
стали СтЗ должны иметь размеры
от 100X100X8 до 200X200X12 мм.
Установку анкера производят сле-
дующим образом: штангу со встав-
ленным в прорезь клином вводят в
подготовленный шпур до упора и на
выступающий из шпура конец штан-
ги надевают насадку, по которой от-
бойным молотком наносят удары.
Под действием ударов клин входит
в прорезь, раздвигая обе половины
разрезной части штанги и заклини-
вая их в грунт. Затем на высту-
пающий конец штанги надевают ме-
таллическую прокладку (шайбу) и
навинчивают натяжную гайку. Если
грунт кровли не имеет достаточной
прочности, между подкладкой и
кровлей устанавливают подхваты из
швеллеров, уголков или полосово-
го железа. В выработках, имеющих
кровлю сводчатой формы, устанав-
36
ливают подхваты в виде арки. В
необходимых случаях между под-
хватами размещают затяжки. Если
грунты склонны к осыпанию, про-
изводят затяжку поверхности выра-
ботки металлической сеткой толщи-
ной 2—3 мм с ячейками разме-
рами 10X10 см, которую прижима-
ют к грунту шайбами анкеров. Иног-
да на сетку наносят набрызгбетон
или торкрет-бетон. Штанги анкер-
ной крепи имеют длину 1,2—2 м,
но в зависимости от напластова-
ния грунтов, ширины выработки и
величины заходки длина их может
достигать 3—5 м и более. Распола-
гают анкеры по сетке от 1X1 до
1,5X1,5 м. Существенным недостат-
ком этих анкеров является невозмож-
ность извлечения их из грунта для
повторного использования.
Распорные анкеры приме-
няются в грунтах с f=3-=-4. К это-
му типу анкеров относят многочис-
ленные конструкции. Примером мо-
жет служить анкер (рис. 1.40),
состоящий из разрезной распорной
муфты /, угол наклона внутрен-
них поверхностей которой соответст-
вует наклону граней клина, образо-
ванного на конце расклиненной
штанги 3. Собранный анкер с про-
волочным кольцом 2, удерживающим
на штанге половинки распорной муф-
ты, вводят в шпур вместе с уста-
новочной трубой 4. При затягива-
нии гайки 6, упирающейся в опор-
ную шайбу 5, клин штанги пере-
мещается вниз, раздвигая части рас-
порной муфты и способствуя за-
креплению их в шпуре. После снятия
трубы производят окончательное на-
тяжение штанги при плотном при-
мыкании опорной шайбы к поверх-
ности кровли.
Достоинства этого анкера по
сравнению с клинощелевым: качест-
во заделки не зависит от глубины
шпура; возможность повторного ис-
пользования анкеров; большая по-
верхность контакта распорной голов-
ки со стенками шпура; возможность
уменьшения диаметра штанги; мень-
шее влияние точности бурения на ка-
чество заделки анкера.
Основным недостатком распорных
анкеров является сложность конст-
рукции замка, требующей заводского
изготовления.
Наличие грунтовых вод ухудшает
условия успешного применения ан-
керной крепи, так как при раз-
мокании некоторых грунтов возмож-
но проскальзывание замка анкера.
По этой причине бурение шпуров для
анкеров лучше производить без
промывки.
В очень крепких грунтах (кварц,
базальт, кварциты) трудно осущест-
вить надежное закрепление металли-
ческих анкеров, так как для раз-
движки замка в этом случае требует-
ся приложить очень большие уси-
лия. В недостаточно прочных грун-
тах (твердая глина, сланцевая гли-
на) в месте расположения замка
металлического анкера постепенно
происходит деформация грунта и
ослабление заделки. В связи с этим
металлическую анкерную крепь сле-
дует считать временной, так как ан-
керы не защищены от коррозии и не
могут быть достаточно долговечны.
Анкеры на пл а стора ств о -
рах (сталеполимерные) за-
крепляют в шпуре быстротвердею-
щим полимерным бетоном на основе
эпоксидных (ЭД-5), полиэфирных
(ПН-1) и фенольных (ФРА и ФФ-
1Ф) смол, при этом раствором за-
полняют либо весь шпур либо только
его замковую часть. Достоинством
такого закрепления является быст-
рое твердение растворов и хорошее
сцепление раствора со стержнем и
стенками шпура. Такие анкеры спо-
собны воспринимать нагрузку уже
через 1—2 ч.
Во влажной среде прочность за-
крепления таких анкеров существен-
но снижается. Применение такого
вида крепи целесообразно в грун-
тах с f <34-4, в которых анкеры
других типов имеют небольшую проч-
ность закрепления. Не исключается
возможность применения сталеполи-
мерных анкеров и в более крепких
грунтах.
В комплект анкерной крепи вхо-
дят: стержень анкера из стали перио-
Рис. 1.40. Конструкция распорного анкера
дического профиля (полимерных
материалов или дерева), ампула с
химическим закрепителем на основе
синтетической смолы, уплотнитель-
ное кольцо, опорная плита и натяж-
ная гайка. При уменьшенном диамет-
ре шпура применение уплотнитель-
ного кольца необязательно.
Ампула на основе полиэфирной
смолы (рис. 1.41, а) состоит из
Рис. 1.41. Конструкции анкеров на пластораст-
ворах
37
полиэтиленовой оболочки 7, в кото-
рую помещают перемешанную с пес-
ком смолу 2. В ампулу помещают
две стеклянные трубки с отвердите-
лем 3 и ускорителем 4.
Ампула на основе эпоксидных
смол (рис. 1.41, б) состоит из полиэ-
тиленовой оболочки 7, в которую
помещают перемешанную эпоксид-
ную смолу с заполнителем 2. В
ампулу помещают одну стеклянную
или полиэтиленовую трубку, в кото-
рой находятся вместе отвердитель
и ускоритель 3.
Ампула с закрепляющим составом
на основе смолы ФРА и ФФ-1Ф
(рис. 1.41, в) состоит из полиэтиле-
новой оболочки 7, разделенной про-
дольной перегородкой 4 на две полос-
ти, в одну из которых помещают
смолу с песком 2, в другую —
отвердитель с песком 3.
Длина ампулы 300—350 мм и бо-
лее, а диаметр 23—36 мм в зави-
симости от диаметра шпура. Метал-
лические стержни диаметром 18—
25 мм изготавливают из стали перио-
дического профиля или из круглой
стали, но с шероховатой поверх-
ностью для лучшего сцепления с за-
крепляющим составом. Обычно кон-
цу стержня, вводимому в шпур,
Рис. 1.42. Конструкция набивного железо-
бетонного анкера
38
придается долотообразная форма
или форма в виде «ласточкина
хвоста», необходимая для разрыва
оболочки ампулы и лучшего пере-
мешивания ее содержимого при уста-
новке анкера; другой конец имеет
резьбу длиной 120—150 мм под
гайку и выполняется в виде хвосто-
вика.
Технология установки такой анкер-
ной крепи следующая: забойником
ампулы посылают до дна шпура,
затем вводят армирующий стержень.
При вращении стержня (электро-
сверлом или перфоратором) оболоч-
ка ампулы разрывается и смола
смешивается с отвердителем и други-
ми составляющими. Надетая на
штангу уплотнитёльная манжета
предотвращает вытекание раствора
из шпура. По сравнению с замко-
вой анкерной крепью эта крепь имеет
следующие достоинства: высокую
прочность закрепления в самых
различных грунтах (закрепление
происходит по всей длине шпура или
значительной ее части, что обеспе-
чивает высокую несущую способ-
ность анкера), простоту конструкции
и технологии установки. Недостатки:
необходимость заводского изготов-
ления, сложность транспортировки
хрупких ампул, пока что высокая
стоимость синтетических смол.
Набивной железобетон-
ный анкер (рис. 1.42) наиболее
прост — он состоит из стержня 7,
изготовленного из арматуры перио-
дического профиля и забитого в
шпур диаметром 42—46 мм, пред-
варительно заполненный цементно-
песчаным раствором 2. Нижний ко-
нец стержня имеет отверстие 3 для
подвески защитной сетки.
Набивные железобетонные анкеры
просты не только по конструкции,
но и по технологии установки и
рекомендуются для широкого при-
менения. Рост прочности закрепле-
ния железобетонного анкера должен
опережать процесс деформации за-
крепляемых грунтов, поэтому, как
правило, в этом случае следует
применять быстротвердеющие раст-
воры, которые обеспечивали бы ра-
боту железобетонного анкера уже
через 4—6 ч после установки. В ка-
честве быстротвердеющего приме-
няется раствор следующего состава:
глиноземистый цемент М400-500 и
песок в соотношении 1:1 по массе,
а также вода (водоцементное отно-
шение В/Ц =0,4 4-0,45) с добавкой
5—6% хлористого кальция (от массы
цемента). В устойчивых грунтах при-
меняют обычные растворы тако-
го состава: глиноземистый цемент
М400-500 и песок в соотношении
1:1 (по массе), В/Ц=0,44-0,45 с
добавкой 3% хлористого кальция.
Предварительно напря-
женные анкеры применяют
для крепления выработок большого
поперечного сечения (шириной бо-
лее 10 м и на глубину более 5 м) в
трещиноватых грунтах с f^2. Уста-
новка анкеров должна производить-
ся при температуре воздуха в тонне-
ле и цементно-песчаного раствора не
ниже 5 °C.
Предварительно напряженный ан-
кер (рис. 1.43) состоит из сталь-
ного стержня 2, который после
предварительного напряжения омо-
ноличивают нагнетанием в скважи-
ну диаметром 105 мм раствора 5,
манжеты 1 с направляющими по-
лозками, обсадной трубы 4, опор-
ной подушки 5, плиты оголовка 6,
опорной плиты 7, анкерной гайки 8
и хвостовика 9 с резьбой. Для
омоноличивания анкера приготав-
ливают раствор из следующих мате-
риалов: сульфатостойкий портланд-
цемент марки не ниже 400, песок
с модулем крупности не более 2,5
и не менее 1,8 и вода. Цемент
и песок вводятся в соотношении
1:0,5 (по массе). Содержание воды в
растворе принимается таким, чтобы
смесь обладала подвижностью 11 —
12 см.
Операции по установке анкера про-
изводятся в следующем порядке:
сначала омоноличивается замковая
часть анкера, которая ограничива-
ется манжетой, а потом после на-
бора бетоном 50% прочности омоно-
личивается остальная часть анкера
(вторичное нагнетание). Натяжение
Рис. 1.43. Конструкция предварительно напря-
женного анкера
анкерами
образом:
м,
анкерного стержня следует произво-
дить не позднее 1 ч с момента
окончания вторичного нагнетания.
Параметры анкерной
крепи. К основным параметрам
анкерной крепи относят длину ан-
кера, предельное расстояние между
анкерами, расчетную нагрузку на
анкер и диаметр стержня анкера.
Расчет крепления тоннеля метал-
лическими клинощелевыми
производится следующим
1.	Общая длина анкера,
^обш. ==^р	“р/к,
где /р — расчетная длина анкера;
/3 — длина замковой части; /к — длина
концевой части, выступающей в выра-
ботку.
Значения /3 и /к принимают в за-
висимости от типа замка и конст-
рукции крепления подхвата (для
клинощелевых анкеров длина замко-
вой части принимается не менее 20
см), а /р, м, определяют по сле-
дующей формуле:
S 4/ ’
где L — ширина выработки; f — коэф-
фициент крепости грунта; — коэффи-
циент учета трещиноватости массива,
принимаемый по табл. 1.5.
Таблица 1.5
Количество трещин на 1 м2	Ориентировочное расстояние между трещинами, м	Кт
4—10	0,2—0,5	2,5
2—4	0,5—1	2
1—2	1—2	1,5
До 1	—	1
39
Таблица 1.6
Диаметр замка, мм	Толщина клина, мм	Диаметр коронки, мм	Расчетная проч- ность закрепле- ния, кН
25	25	34 ±1	90
36	25	41 ±1	60
2.	Предельное расстояние между
анкерами.по прочности закрепления
замка
а=
где N — расчетная прочность закреп-
ления в грунтах /=64-10 принимается
по табл. 1.6; у — плотность грунта, т/м3.
Для крепления запрещается при-
менять анкеры длиной менее 1 м
с прочностью закрепления менее
40 кН.
С целью исключения возможности
вывалов грунта должно быть выпол-
нено условие
а</р.
В сильнотрещиноватых грунтах а
уменьшают до 0,5 /р.
3.	Расчетная нагрузка на анкер
Р=1,5уа2/р,
где 1,5 — коэффициент перегруза.
4.	Диаметр стержня анкера, см,
ст V я/?а ’
где Ra — расчетное сопротивление
стержня, МПа, принимается по табл. 1.7.
Набрызгбетонная крепь. Такая
крепь возводится в горных выработ-
ках без применения опалубки. Тол-
щина набрызгбетонной крепи ко-
леблется от 5 до 20 см, а в отдель-
Таблица 1.7
Класс стержневой арматуры	fl- Mna
Сталь горячекатаная круглая (глад-	
кая) класса A-I	210
Сталь горячекатаная периодического	
профиля класса А-П	270
То же класса A-III	340
»	» A-IV	500
ных случаях и более в зависимости от
условий применения. Основными кри-
териями применения набрызгбетон-
ной крепи является устойчивость
обнаженного грунтового массива и
величина сцепления набрызгбетона с
грунтовым основанием.
Крепь из набрызгбетона приме-
няют самостоятельно в среднеустой-
чивых и устойчивых грунтах с f>4.
Во всех случаях величина сцепле-
ния набрызгбетона (в возрасте
28 сут) с грунтом должна быть не
менее прочности самого грунта на
разрыв (для слабых или сильно-
трещиноватых грунтов) или не менее
0,5 МПа для крепкой скалы. При-
менение набрызгбетонной крепи в бо-
лее слабых грунтах допускается при
соответствующем обосновании на-
турными исследованиями на опытных
участках.
Набрызгбетонная крепь должна
применяться в виде одно- или мно-
гослойного покрытия свода и стен
тоннельной выработки. В зависимос-
ти от степени устойчивости выработ-
ки покрытие следует наносить сразу
после разработки грунта в забое или
на некотором расстоянии от него.
При проектировании временной кре-
пи должно быть установлено коли-
чество слоев набрызгбетонного по-
крытия.
В трещиноватых полускальных или
скальных грунтах следует применять
набрызгбетонное покрытие совместно
с металлической сеткой, имеющей
ячейки размером не менее 100Х
ХЮО мм (при толщине до 7 мм),
которая крепится монтажными анке-
рами.
Набрызгбетон может применяться
также в горных выработках для
ремонта или усиления монолитной
бетонной обделки. При этом техно-
логические особенности нанесения
набрызгбетона позволяют в боль-
шинстве случаев произвести ремонт
обделки без прекращения эксплуа-
тации тоннеля. Возможно примене-
ние набрызгбетона в качестве меж-
арочного ограждения выработок при
их креплении металлическими или
железобетонными арками, а также
40
для создания покрытий (гидроизо-
ляционных, огнестойких, газонепро-
ницаемых и др.) и снижения шеро-
ховатости необлицованных вырабо-
ток в целях уменьшения их аэродина-
мического сопротивления.
Материалы для набрызг-
бетона. Набрызгбетон представ-
ляет собой высокопрочный быстро-
тверде’ющий бетон, получаемый в
результате нанесения сжатым воз-
духом смеси цемента, песка, гравия
(щебня), воды и, как правило,
добавок-ускорителей схватывания и
твердения. В качестве вяжущего
вещества рекомендуется применять
различные портландцементы свежего
помола и специальные быстросхва-
тывающие цементы. Марка цемента
должна быть не ниже 400. Цементы
должны обеспечивать заданные сро-
ки схватывания и твердения при
температуре окружающей среды. Эф-
фективно применение специальных
быстросхватывающих, быстротвер-
деющих высокомарочных цементов
(М400, М500), например, цемента
Днепродзержинского цементного за-
вода, который не требует введения
в смесь ускорителей схватывания и
позволяет наносить покрытие в один
прием толщиной 20 см на стенки
и 10 см на кровлю выработки, а
также снизить потери материала
(«отскок») до 7—8%.
При наличии агрессивной среды
цемент следует выбирать в соответ-
ствии с указанием главы СНиП по
защите строительных конструкций от
коррозиц. В условиях пониженных
температур целесообразно использо-
вать глиноземистый цемент.
Песок необходимо применять с
зернами крупностью 1—5 мм, чистый,
без примеси глинистых частиц. Пред-
почтительно применение крупно- и
среднезернистых песков.
Крупность щебня и гравия не
должна превышать 25 мм. Марка
гравия или щебня по прочности
материала должна превышать в
1,5—2 раза марочную прочность
бетона.
Оптимальный расход цемента на
1 м3 бетонной смеси находится
в пределах 250—350 (до 400) кг
при соотношении компонентов
ц:п:щ:1:2:1. В/Ц =0,404-0,45.
В качестве добавок-ускорителей
схватывания и твердения при при-
менении цементов с обычными сро-
ками схватывания используют фто-
ристый натрий, хлористый кальций,
жидкое стекло и другие добавки
в количествах от 3 до 10% массы
цемента. Приемлемыми сроками
схватывания для набрызгбетона с
применением добавок следует счи-
тать: начало — до 2 мин, конец —
10 мин.
При температуре +5 °C и ниже
в состав сухой смеси или в воду
вводят противоморозные добавки —
поташ К2СО3, смесь поташа с три-
натрийфосфатом NasPO4 и т. п.
Подбор состава набрызгбетона и
расчет набрызгбетонной крепи сле-
дует производить в соответствии с
Инструкцией по применению анке-
ров и набрызгбетона в качестве
временной крепи выработок транс-
портных тоннелей (ВСН 126-78).
Рассчитанный теоретически состав
набрызгбетона необходимо откоррек-
тировать по величине отскока путем
проведения контрольных нанесений
материала на стенки и на свод
выработки. Величина отскока не
должна превышать 15% массы сухой
смеси при нанесении на стенки вы-
работки и 20% при нанесении на
свод.
Прочностные показатели набрызг-
бетона зависят главным образом от
активности цемента и добавки уско-
рителя, водоцементного отношения,
сроков схватывания и твердения бе-
тона, а также качества нанесения
покрытия.
К достоинствам набрызгбетонной
крепи относят: отсутствие опалубки;
непрерывность и высокую степень
механизации процесса возведения
крепи; заполнение под давлением
бетонной смесью трещин в грунто-
вом массиве, что позволяет отказать-
ся от нагнетания цементно-песчаных
растворов за обделку; меньшую тру-
доемкость по сравнению с возведе-
нием обычной монолитной бетонной
41
Рис. 1.44. Арочная набрызгбетонная крепь
крепи с применением опалубки;
создание плотного водонепроницае-
мого покрытия.
Недостатками набрызгбетонной
крепи являются: значительные поте-
ри (отскок) бетонной смеси при
нанесении ее на стенку и кровлю
выработки; высокая запыленность
рабочего места в процессе нанесе-
ния бетонной смеси; повышенные
требования к компонентам набрызг-
бетона. Кроме этого, регулировка
подачи набрызгбетонной смеси про-
изводится вручную и контролирует-
ся визуально, поэтому качество крепи
в значительной степени зависит от
квалификации оператора.
Конструкции набрызг-
бетонной крепи. В зависимос-
ти от горно-геологических условий
применяют следующие конструкции
набрызгбетонной крепи: изолирую-
щую, сплошную, арочную и комбини-
рованную.
Изолирующая набрызгбетонная
крепь наносится в виде тонкого
покрытия по всей поверхности вы-
работки. Она повторяет очертание
выработки с той только разницей,
что в местах углублений толщина
слоя больше, а на выступах мень-
ше. Толщина слоя колеблется от 3 до
7 см и определяется‘‘опытным путем.
Применяется в монолитных или
слаботрещиноватых скЗйъных грун-
тах.
Для выработок, пройденных в
трещиноватых скальных и. полу-
скальных грунтах, когда на крепь
передаются нагрузки от горного дав-
ления, применяют сплошную на-
брызгбетонную крепь значительной
толщины (до 25—30 см).
42
Толщину сплошной крепи, имею-
щей правильную форму, определяют
в зависимости от величины действую-
щего горного давления.
Арочная набрызгбетонная крепь
образуется путем нанесения на
поверхность выработки набрызгбе-
тонного покрытия переменного сече-
ния (рис. 1.44). Такая крепь при-
меняется в скальных и полускальных
грунтах с различной степенью трещи-
новатости. Арки толщиной до 20—
30 см устанавливаются обычно в
местах повышенной трещиноватости
для восприятия горного давления.
Пространство мёжду арками для
предохранения выветривания грунта
и локальных вывалов покрывается
слоем набрызгбетона толщиной 5—
10 см. Расстояние между отдель-
ными арками устанавливается в
зависимости от конкретных геологи-
ческих условий. При ведении взрыв-
ных работ арки сооружают на рас-
стоянии 10—15 м от забоя. По срав-
нению со сплошной арочная на-
брызгбетонная крепь дешевле, но
сооружение ее сложнее.
В сочетании с другими видами
крепи набрызгбетон за счет изо-
ляции грунтов от воздействия под-
земной атмосферы и образования
грузонесущей системы «крепь —
грунт» улучшает условия работы
этих крепей, обеспечивая их высо-
кую несущую способность и более
длительную и надежную сохранность
выработок.
Комбинированную крепь из на-
брызгбетона и анкеров наиболее
целесообразно применять в выработ-
ках, пройденных в крупноблочных
грунтах или грунтах, разбитых
крупными горизонтальными или сла-
бонаклонными трещинами.
При сочетании анкеров и на-
брызгбетона наиболее полно исполь-
зуются высокая механическая проч-
ность анкеров, которые как средство
поддержания горных выработок от-
личаются высокой несущей способ-
ностью, и изолирующие свойства
набрызгбетона. В этой комбиниро-
ванной крепи, как -правило, анкеры
предназначаются для восприятия
горного давления, а слой набрызг-
бетона — для предохранения локаль-
ных вывалов грунта между анкера-
ми и как изолирующее покрытие.
Толщина слоя набрызгбетона и па-
раметры анкерной крепи определя-
ются расчетом.
В сложных горно-геологических
условиях комбинированная крепь
может быть следующая (рис. 1.45):
набрызгбетон /, анкеры 2 и метал-
лическая сетка 3.
Технология возведения такой ком-
бинированной крепи следующая:
наносят первый слой набрызгбетона,
которым производится некоторое вы-
равнивание поверхности выработки.
После твердения первого слоя бурят
шпуры, в которые устанавливают
анкеры. На выступающие из шпуров
концы анкеров навешивают метал-
лическую сетку, а затем повторно
наносят слой набрызгбетона до
полного закрытия сетки.
В грунтах, подверженных интен-
сивному выветриванию, набрызгбе-
тонное покрытие следует создавать
как можно ближе к забою, при-
меняя быстротвердеющие цементы
или обычные цементы с ускорителя-
ми твердения.
Комбинированная крепь из на-
брызгбетона и металлических арок
применяется в слабых и сильно-
трещиноватых грунтах. В этом слу-
чае выработка сначала крепится
металлическими арками, а затем
наносится набрызгбетонное покры-
тие, которое выполняет роль затяж-
ки. В результате этого обеспечи-
вается плотный контакт металли-
ческих профилей с грунтом, повы-
шается несущая способность крепи.
Значительный опыт использования
металлической арочной крепи в соче-
тании с набрызгбетоном накоплен
на шахтах и выработках горно-
добывающей промышленности.
Армированная крепь из набрызг-
бетона может применяться в силь-
нотрещиноватых скальных и полу-
скальных грунтах. В качестве арма-
туры используется металлическая
сетка, которая укладывается на
выравнивающий слой набрызгбетона
Рис. 1.45. Комбинированная набрызгбетонная
крепь из-анкеров и металлической сетки
и крепится к грунту короткими
монтажными анкерами, а также
металлические стержни-фибры (раз-
мером от 0,5 до 3 см), вводимые
в бетонную смесь. Набрызгбетон
с фибрами (фибронабрызгбетон)
обладает повышенной трещино-
стойкостью и хорошим сопротивле-
нием на растяжение, что позволяет
говорить о целесообразности приме-
нения такой крепи в слабоустой-
чивых грунтах и в условиях суро-
вого климата, т. е. там, где возмож-
но появление в крепи значительных
растягивающих напряжений.
Нанесение набрызгбето-
н а. Оборудование для нанесения
набрызгбетона состоит из смесите-
лей, обеспечивающих приготовление
и перемешивание сухой смеси; дози-
рующих устройств; машины для на-
несения набрызгбетона; перегружа-
телей для подачи сухой смеси в ма-
шину; устройства для механизации
нанесения смеси и обеспечения без-
опасности ведения работ.
Для приготовления сухой смеси
используются смесители (растворо-
или бетономешалки) любых типов
(С-220А, С-399, С-693, С-739), обес-
печивающие непрерывную работу ма-
шины для нанесения набрызгбетона.
Предпочтение следует отдавать сме-
сителям принудительного действия
(С-632-09 и С-868). Дозирование
сухой смеси производится либо по
объему, либо по массе с помощью
специальных емкостей.
Нанесение- набрызгбетона осу-
ществляется специальными машина-
ми, которые подразделяются на ка-
43
Рис. 1.46. Основные типы
машин для нанесения на-
брызгбетона:
1 — загрузочный бункер;
2 — рабочая камера; 3 — та-
рельчатый дозатор; 4 — ба-
рабан с цилиндрическими
ячейками; 5 — рыхлитель;
6 — шнек; 7 — нагнета-
тельная камера
мерные (рис. 1.46, а), роторные
(рис. 1.46, б) и шнековые с верти-
кальной (рис. 1.46, в) и горизон-
тальной (рис. 1.46, г) подачами
смеси в нагнетательную камеру. Для
загрузки в машину перемешанной
сухой смеси используются перегру-
жатели различных типов (конвейер
С-382, транспортер Т-44, элеватор
Т-50 и др.).
При возведении набрызгбетонной
крепи применяют комплекс обору-
дования, позволяющий механизи-
ровать работы по приготовлению,
транспортировке, подаче смеси к
соплу и нанесению ее на стенки
и кровлю выработки. Так, в комп-
лекс оборудования для возведения
набрызгбетонной обделки в одно-
путном железнодорожном тоннеле
входят (рис. 1.47) передвижная
тележка <?, набрызгбетономашина 5,
смеситель 4, бак для воды 6,
кран-укосина 2, тележка с контейне-
рами /, скиповый (ковшовый) подъем-
ник <?, передвижные подмости 7.
Рис. 1.47. Комплекс оборудования для возведения набрызгбетонной крепи в однопутном
железнодорожном тоннеле
4-А
44
Рис. 1.48. Схема размещения оборудования для устройства обделки из набрызгбетона
Комплекс оборудования следует
составлять в зависимости от конк-
ретных условий производства. Так,
для однопутных тоннелей небольшого
сечения нанесение набрызгбетона
обычно производится вручную с пере-
движных подмостей 3 (рис. 1.48, а),
а комплекс оборудования состоит
из набрызг-бетономашины 4 со
скипом и перегружателем 5. Сухая
смесь приготавливается и достав-
ляется к рабочему месту автобетоно-
смесителем 6. Необходимо предус-
мотреть свободное пространство 8
для размещения самосвального авто-
поезда (МоАЗ). Сначала наносится
первый слой 1 набрызгбетона тол-
щиной 30—50 мм, а затем второй
слой 2 с доведением общей толщи-
ны до 150—200 мм.
Для двухпутных железнодорож-
ных и автодорожных тоннелей (рис.
1.48, б) целесообразно нанесение
набрызгбетона производить механи-
зированным способом с помощью
установки 9 (УСМ-2). При ведении
работ по набрызгбетону необходимо
обеспечивать хорошую вентиляцию
тоннеля. Для этого в верхней части
тоннеля прокладывают вентиляцион-
ную трубу 7.
Подготовка поверхности выработ-
ки к нанесению набрызгбетона за-
ключается в очистке ее от отслаи-
вающегося грунта и в промывке
струей воды.
При наличии течей воду отводят
по трубкам диаметром 12—19 мм,
установленным в пробуренные шпу-
ры глубиной 10—20 см.
Технология работ по возведению
набрызгбетонной крепи следующая
(рис. 1.49): цемент и инертные за-
полнители (песок, щебень) переме-
шиваются в. сухом виде в бетоно-
мешалке и загружаются в машину
для набрызгбетона. Сухая смесь
сжатым воздухом транспортируется
Рис. 1.49. Схема нанесения набрызгбетона
на скальную поверхность
45
от машины по шлангу 1 в сопло-
смеситель 2, куда по шлангу 3
поступает вода. Влажная бетонная
смесь 4 с большой скоростью вы-
ходит из сопла-смесителя и нано-
сится равномерным слоем 5 толщи-
ной 5—7 см на поверхность вы-
работки 6.
В технологическом процессе объе-
диняются приготовление и затворе-
ние смеси, перемешивание, транспор-
тировка, укладка и уплотнение бе-
тонной смеси. При нанесении бетон-
ной смеси важное значение имеет
водоцементное отношение (В/Ц =
=0,4 4-0,5) и расстояние от сопла
до поверхности грунта (0,9—1,2 м).
Набрызгбетон следует наносить рав-
номерно снизу вверх участками дли-
ной от 50 до 200 см. Максималь-
ная толщина слоя, наносимого за
один прием, не должна превышать:
при применении быстротвердеющих
смесей 10 см для стен и 7 см для
свода выработки; при применении
смесей без добавок-ускорителей —
7 и 5 см соответственно для стен
и свода.
Качество набрызгбетонного покры-
тия контролируется путем замеров
толщины наносимого слоя и потерь
материала в виде «отскока», а также
наружным осмотром и простукива-
нием молотком. Глухой звук указыва-
ет на неплотное прилегание покрытия
к грунту. В этом случае отслаиваю-
щаяся крепь должна быть обобрана и
восстановлена повторным набрыз-
гом.
Работы по временному креплению
выработок должны выполняться под
руководством представителя техни-
ческого надзора в соответствии с дей-
ствующими Правилами техники без-
опасности на строительстве метропо-
литенов и тоннелей и согласно
требованиям главы СНиП по
технике безопасности в строитель-
стве.
Рабочие и инженерно-технический
персонал, выполняющие работы по
возведению временной крепи, долж-
ны быть ознакомлены с ее конструк-
тивными особенностями и паспортом
крепления под расписку.
46
1.7.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ
РАБОТ ПРИ ПРОХОДКЕ ТОННЕЛЕЙ
ГОРНЫМ СПОСОБОМ
Горный способ предусматривает
разработку грунта в забое с времен-
ным креплением частей выработки
и последующим возведением по-
стоянной тоннельной конструкции —
обделки. В зависимости от особеннос-
тей залегания и физико-механичес-
ких свойств грунтов, а также от
размеров сечения горной выработки
ее проходка осуществляется либо за
один прием, либо по частям. Причем
разработку грунта производят либо
буровзрывным способом, либо с
применением ручного механизиро-
ванного инструмента (отбойных мо-
лотков) или комбайнами.
В зависимости от инженерно-
геологических условий, размеров,
формы поперечного сечения и дли-
ны тоннеля назначаются различные
способы производства работ. При
этом надо помнить, что наиболее
оптимальный для данного конкретно-
го случая способ производства работ
должен обеспечивать достаточно
высокие скорости проходки (для
транспортных тоннелей они должны
составлять в грунтах с коэффици-
ентом крепости f>4 примерно 100—
160 м в месяц, в грунтах с коэф-
фициентом крепости 2?С/*?С4—50—
100 м в месяц и в грунтах с
коэффициентом крепости f<2— от
30 до 50 м в месяц).
Для сокращения сроков строитель-
ства протяженных тоннелей предус-
матривается открытие дополнитель-
ных забоев в виде подходных вы-
работок. В качестве подходных вы-
работок используются передовые
штольни, расположенные парал-
лельно основному тоннелю, которые
предназначены для своевременного
уточнения инженерно-геологических
данных по трассе тоннеля, раскры-
тия дополнительных забоев, осуше-
ния грунтового массива и отвода
воды при проходке, улучшения си-
стемы вентиляции и организации
транспорта. Проходка таких што-
лен должна значительно (до 500 м)
опережать продвижение забоя основ-
ного тоннеля.
Учитывая, что сооружение тоннеля
состоит из двух основных процессов:
проходки, т. е. раскрытия выработ-
ки с установкой при необходимости
временной крепи и возведения об-
делки, существуют различные спосо-
бы производства работ, которые
подразделяются на три группы.
В первую группу объединяются
способы, характеризуемые тем, что
сначала сечение выработки раскры-
вается полностью (за один или
несколько приемов) с постановкой,
как правило, временной крепи, а
затем уже возводится обделка. К
этой группе относятся способы пол-
ностью раскрытого профиля, сплош-
ного забоя, ступенчатого забоя,
верхнего и нижнего уступов, цент-
ральной штольни и подсводного
разреза, а также способ опорного
ядра с податливой обделкой (ново-
австрийский) .
Вторая группа характеризуется
тем, что в первую очередь рас-
крывается верхняя часть выработ-
ки (калотта), после чего бетони-
руется свод, опирающийся на грунт.
Под защитой возведенного бетон-
ного свода производится разработка
нижней части выработки (средняя
и боковые штроссы) и подводка
стен. К второй группе относятся
способы опертого свода (одноштоль-
невой, двухштольневой и с опере-
жающей калоттой).
Третья группа отличается тем,
что сначала проходят боковые
штольни (в один, два или три
яруса в зависимости от высоты
выработки) на всю длину сооружа-
емого участка (кольца) тоннеля и в
них сразу же возводят стены обдел-
ки, после чего проходят верхнюю
штольню, раскрывают калотту и бе-
тонируют свод, который опирается
на уже готовые подведенные стены.
Затем под защитой свода и стен
разрабатывают среднюю часть (ядро)
сечения выработки, лоток и бетони-
руют обратный свод. К этой группе
относится способ опорного ядра.
Выбор наиболее рациональных
способов проходки тоннелей и
средств механизации определяется
проектом производства работ на ос-
нове результатов технико-экономи-
ческого сравнения вариантов.
Все операции по проходке и воз-
ведению обделки в зависимости от
конкретных условий могут произво-
диться либо по последовательной
схеме, при которой сначала осущест-
вляется проходка на всю длину тон-
неля, а затем уже сооружается
монолитная обделка, либо по парал-
лельной (совмещенной) схеме, когда
проходка и возведение обделки ве-
дутся одновременно с отставанием
бетонных работ от забоя на величи-
ну, определяемую устойчивостью ок-
ружающего грунта и конструкцией
временной крепи (обычно эта вели-
чина разрыва составляет 150—
500 м), а также по схеме «замкну-
тый цикл», когда все основные виды
проходческих и бетонных работ вы-
полняются последовательно на при-
забойном участке.
Последовательная схема
применяется в основном для корот-
ких тоннелей (длиной до 600 м)
в устойчивых скальных грунтах с
постановкой временной крепи (анке-
ры, набрызгбетон, металлические ар-
ки). Такая схема упрощает органи-
зацию работ и позволяет применить
высокопроизводительную проходчес-
кую технику.
Параллельная (совме-
щенная) схема организации
работ используется обычно при со-
оружении длинных тоннелей в тре-
щиноватых скальных грунтах, кото-
рые нельзя оставлять без обделки
на длительное время. Наиболее «уз-
ким» местом при такой схеме яв-
ляется фронт бетонных работ, где
необходимо предусматривать про-
пуск груженых и порожних транс-
портных средств как от забоя, так
и к забою. Оптимальное решение
организации работ в этом случае
достигается путем проходки парал-
лельно с основным тоннелем вспомо-
гательной разведочно-транспортной
47
штольни, которая служит для транс-
портировки по ней грунта, материа-
лов и порожних транспортных
средств. В этом случае между основ-
ным тоннелем и вспомогательной
штольней устраиваются’’транспорт-
ные сбойки (ходки) через каждые
300—500 м. В настоящее время при
строительстве тоннелей большой про-
тяженности, особенно в сильно об-
водненных грунтах, наличие такой
штольни (а иногда и двух) являет-
ся обязательным, так как это облег-
чает проходку основного тоннеля
(уточнение инженерно-геологических
данных, частичное осушение грунто-
вого массива и т. д.) и сокращает
сроки строительства за счет расши-
рения фронта работ (увеличивает
число забоев).
Организацию работ по схеме
замкнутого цикла рекоменду-
ется применять в сильно разрушен-
ных неустойчивых грунтах. В этом
случае обделка (в основном сборная)
должна возводиться сразу же вслед
за разработкой грунта в забое.
Применение монолитной бетонной
обделки допускается только, как ис-
ключение, на отдельных коротких
участках ввиду того, что раскрытие
забоя по частям и бетонирование
требуют больших трудозатрат и
времени.
Основным фактором, влияющим
на выбор способа сооружения тон-
неля, являются свойства окружаю-
щих грунтов. В настоящее время
принято подразделять грунты на сла-
бые, мягкие, полускальные и скаль-
ные, которые характеризуются тем,
что при проходке в них выработок
наблюдается большое горное давле-
ние. Поэтому в таких грунтах при-
меняется способы с членением се-
ченйф выработки на сравнительно
неболйфие участки с обязательным
закреп^ГФЙйем их временной крепью.
При проходке в неустойчивых
(т. е. в слабых, мягких и полу-
скальных) грунтах наличие большого
количества элементов временной кре-
пи, располагаемой по сечению вы-
работки, затрудняет применение ме-
ханизации проходческих и бетонных
48
работ. Разработка грунта в этом слу-
чае производится с помощью руч-
ного и пневматического инструмен-
та, а погрузка — вручную или мало-
•габаритными погрузочными машина-
ми. Бетонирование обделки обычно
также выполняется вручную из-за
отсутствия широкого фронта работ,
необходимого для применения высо-
копроизводительных бетоноукладоч-
ных машин.
В устойчивых скальных грунтах,
обладающих значительной кре-
постью, сечение выработки возмож-
но разрабатывать либо сразу же це-
ликом либо с разбивкой на более
крупные части. В качестве временной
крепи в этом случае используется
контурная крепь.
1.8.	СПОСОБЫ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕЙ
В НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ
Способ опорного ядра. Впервые
этот способ был применен при
постройке одного из судоходных тон-
нелей в 1803 г. в Германии, поэтому
в технической литературе его назы-
вают иногда германским. .
Сущность способа заключается в
том, что сначала на всю длину
сооружаемого участка тоннеля из
подходной выработки или предпор-
тальной выемки проходят две ниж-
ние боковые штольни 1 (рис. 1.50)
на уровне подошвы стен. При соору-
жении тоннелей сечением более 40 м2
допускается предварительная про-
ходка по оси тоннеля нижней тран-
спортной штольни. При этом в сече-
нии широких боковых штолен (грунт
достаточно устойчив, а толщина стен
небольшая) размещается участок
стены и одноколейный путь для
отвозки грунта и подачи материа-
лов к месту работ, т. е. возможно
совмещение проходки и бетонирова-
ния. Если же поперечное сечение
боковой штольни небольшое (грунт
неустойчив, а стены значительной
толщины), то проходка и бетониро-
вание производятся последователь-
но, т. е. сначала проходят участок
штольни на длину кольца, а потом
отступающим фронтом производят
бетонирование стен в направлении
от забоя к выходу. После проходки
боковых штолен в них сразу же начи-
нают бетонировать нижние участки
стен 2. Затем проходят второй ярус
боковых штолен Зу а иногда даже и
третий. После проходки боковых
штолен второго яруса в них также
производится бетонирование соот-
ветствующих участков стен 4.
При возведении стен несколькими
ярусами проходка очередного верх-
него яруса допускается только после
окончания бетонирования нижележа-
щей стены и достижения бетоном
25% проектной прочности. После бе-
тонирования стен зазоры (пазухи)
между стеной и крепью штольни дол-
жны быть заполнены грунтом для со-
хранения устойчивости крепи штоль-
ни от возможного давления со сторо-
ны центральной части (ядра), на ко-
торую будет опираться крепление ка-
лотты.
Затем проходят верхнюю штольню
5 и из нее производят раскрытие
калотты 6. При этом длина разра-
батываемого кольца калотты не дол-
жна превышать 4 м. Раскрытие ка-
лотты должно осуществляться в шах-
матном порядке с интервалами в два-
три кольца по длине тоннеля с
помощью деревянной веерной крепи.
После разработки калотты сразу же
устанавливают кружала, опалубку и
ведут бетонирование свода 7 с
опиранием его на уже подведенные
стены 4. Таким образом, в пре-
делах кольца обделка тоннеля ока-
зывается уже практически готовой и
под ее прикрытием возможно про-
изводить разработку центральной
части сечения ядра 8, которая
осуществляется обычно механизиро-
ванным способом (тоннельный экс-
каватор и др.).
Работу по разработке и транспор-
тировке грунта ядра обычно начи-
нают тогда, когда обделка стен и
свод будут сооружены на протяже-
нии не менее 50 м.
После удаления ядра для предот-
вращения подвижки стен обделки
внутрь выработки между ними уста-
Рис. 1.50. Схема
производства работ
способом опорного
ядра
навливаются распорки-тиранты, на
которых размещаются откаточные
пути.
Затем разрабатывается грунт лот-
ка 9 на ширину, не превышающую
половину кольца обделки, и бето-
нируется обратный свод 10.
Достоинством способа опор-
ного ядра является его надежность,
т. е. возможность сооружения тон-
неля в самых сложных инженерно-
геологических условиях и безопас-
ность ведения работ по разработ-
ке основной части сечения выработ-
ки (ядра), которое осуществляется
под прикрытием уже возведенной
обделки. Кроме того, в водонасы-
щенных грунтах этот способ обеспе-
чивает осушение основного грунто-
вого массива (воду в основном
принимают на себя боковые штоль-
ни). В выработках большого сече-
ния (при пролете более 15 м и высо-
те стен более 10 м) благодаря
механизации работ по разработке
ядра, на которое приходится основ-
ной объем грунта, способ опорного
ядра тоже может оказаться доста-
точно эффективным и экономичным.
К недостаткам способа опор-
ного ядра относятся малые скорости
проходки, большая трудоемкость ра-
бот и неэкономичность, связанная
с проходкой большого числа што-
лен и возведением в них монолит-
ной обделки, многошовность обдел-
ки в поперечном сечении, стеснен-
ность и сложность механизации ра-
бот при сооружении обделки.
Способ опорного ядра рекомен-
дуется применять при сооружении
тоннелей больших пролетов (двух-
путных железнодорожных, автодо-
рожных) или отдельных их участков
и подземных сооружений длиной
до 300 м в грунтах типа глин,
49
Рис. 1.51. Схема
производства работ
способом полно-
стью раскрытого
профиля
суглинков, супесей, мелких и крупно-
зернистых песков, моренных отложе-
ний с валунами и др., т. е. в самых
слабых грунтах, характеризуемых
коэффициентом крепости Кро-
ме того, этот способ может быть при-
менен при сооружении тоннелей
большого сечения (пролетом 15—
20 м и более) в более крепких
грунтах, а также при реконструкции
или восстановлении эксплуатируе-
мых тоннелей.
Способ полностью раскрытого про-
филя. Впервые этот способ был
применен в 1837 г. при постройке
Оберауэрского тоннеля в Австрии.
Сущность его заключается в том, что
все сечение тоннеля разрабаты-
вается по частям с постановкой
временной деревянной крепи, а затем
уже возводится тоннельная обделка.
Порядок производства работ при-
нимается следующий (рис. 1.51).
Сначала по оси тоннеля на всю
его длину или с опережением
до 300—500 м, пробивается нижняя
направляющая штольня 1. Затем че-
рез фурнели или от портала про-
ходится верхняя штольня 2 на длину
не менее чем на три кольца и не
более чем на 50 м, после чего
производится раскрытие калоттного
профиля на малую калотту 3 с
помощью деревянной веерной крепи
(см. рис. 1.33). После того, как на

7	2	3
/7/Л////7/£и V/ 7/7 /7/ 7U-Z.
8
7
>50м
/// /// 777 777 777 777 777 77/
Л7'7Н'ЛГ777~777
Рис. 1.52. Схема организации работ при
способе полностью раскрытого профиля (пози-
ции см. рис. 1.51)
50
малую калотту будет раскрыто не
менее трех колец, начинают раскры-
тие профиля на большую калотту 4
(в зависимости от размеров сечения
и крепости грунта профиль может
раскрываться и на среднюю калотту).
Расширение штроссы на полный
профиль производится путем разра-
ботки центральной 5 и боковых
штросс 6. Общая устойчивость всей
системы крепи, которая в этом случае
очень громоздка (см. рис. 1.34),
обеспечивается постановкой между
всеми основными элементами крепи
распорок-рошпанов, соединяемых
скобами и врезками.
Только пооле разработки основно-
го профиля приступают к возведе-
нию обделки стен 7 и свода 8.
Бетонирование ведут от подошвы
стен к пятам свода в направлении
снизу вверх с постепенным нара-
щиванием деревянной опалубки и
удалением элементов деревянной
крепи (подкосов, коротышей, прого-
нов). После окончания возведения
стен устанавливают опалубку, кру-
жала и производят бетонирование
свода. В последнюю очередь раз-
рабатывается лоток 9 и бетонирует-
ся обратный свод 10.
Для способа полностью раскрыто-
го профиля обычно характерна по-
точная схема организации работ
(рис. 1.52). В этом случае пред-
ставляется возможность открыть ши-
рокий фронт работ длиной до 18
колец (18/к). При поточной схеме
организации работ рабочие зоны (7,
2, 3,	8)	расположены непре-
рывно, а длина зоны, где произво-
дятся одинаковые работы, составляет
одно-три кольца.
В некоторых случаях (слабые
грунты, не допускающие проход-
ку протяженных выработок) прини-
мается кольцевая схема организа-
ции работ, т. е. все операции по
проходке и возведению обделки со-
средоточены в пределах одного коль-
ца, длина которого составляет
3—4 м.
Достоинства способа пол-
ностью раскрытого профиля: воз-
можность производить бетонирова-
ние обделки в пределах кольца
непрерывно, чем достигается ее мо-
нолитность; достаточно высокие ско-
рости сооружения тоннеля (30—75 м
в месяц в зависимости от инженер-
но-геологических условий и размеров
поперечного сечения выработки) за
счет широкого фронта работ, по-
зволяющего использовать одновре-
менно большое количество рабочей
силы (при поточной схеме органи-
зации работ); быстрое возведение
обделки в пределах одного кольца
(при кольцевой схеме организации
работ), что не позволяет развиться
горному давлению.
, Недостатки рассматриваемого спо-
соба: большой объем крепежного ле-
соматериала и его значительная
стоимость; сложность и несовремен-
ность конструкции временной крепи,
требующей большого числа пере-
креплений (при переходе от малой
калотты к большой, при передаче
давления от ферм калотты на лежа-
ки и т. д.), что в свою очередь
вызывает неизбежные осадки кровли
выработки (до 5—10 см на одно
перекрепление); сложность ведения
проходческих работ из-за заполнения
всего сечения выработки системой
деревянной крепи, что не позволяет
широко использовать механизацию
производственных процессов.
Способ раскрытого профиля при-
меняется в настоящее время весьма
ограниченно — только при сооруже-
нии тоннелей или их участков, а
также подземных сооружений не-
большой протяженности (камеры для
монтажа и демонтажа щита или
тюбингоукладчика, камера для со-
оружения первых колец сборной об-
делки и т. д.). Кроме этого, он
может быть применен в мягких грун-
тах типа неводоносных глин, суглин-
ков, супесей, не требующих ведения
взрывных работ, когда необходимо
быстро возвести обделку и отсутст-
вуют возможности механизации ра-
бот.
Этот способ запрещено применять
в городских условиях, где осадки
земной поверхности должны быть
минимальными.
Рис. 1.53. Двухштольневая схема производст-
ва работ способом опертого свода
Способ опертого свода. Впервые
этот способ был применен , в Бель-
гии при постройке судоходного тон-
неля в 1828 г., поэтому иногда в
технической литературе его назы-
вают бельгийским. Сущность способа
заключается в первичной разработке
калотты и возведении свода, под
прикрытием которого производится
разработка оставшегося сечения и
бетонирование частей обделки. В
настоящее время он является одним
из наиболее часто применяемых
способов сооружения тоннелей. В за-
висимости от конкретных условий
различают три схемы разработки се-
чения по способу опертого свода:
двухштольневая, одноштольневая и
схема с опережающей калоттой.
Двухштольневая схема
способа опертого свода (рис. 1.53)
заключается в проходке нижней на-
правляющей штольни /, которая в
зависимости от рельефа местности на-
чинается либо из лобового откоса
притоннельной выемки, либо из шах-
ты или же подходной выработки.
Из нижней штольни с отставанием
около 30 м через каждое одно или
два кольца, но не менее чем через
12 м пробиваются фурнели и произ-
водится проходка верхней штольни 2,
размеры которой назначаются из
соображений удобства работ. Кроме
того, через каждые 30 м между
верхней и нижней штольнями соору-
жаются бремсберги для подачи раз-
личных материалов. После проходки
верхней штольни на величину не
менее двух колец производят раскры-
51
тие калотты 3 с помощью деревян-
ной веерной крепи. Длина колец
устанавливается в зависимости ог
конкретных инженерно-геол огичес-
ких условий и не должна превышать
6,5 м. Раскрытие калотты по длине
тоннеля производится с интервалами
в одно-три кольца, а в кольцах,
примыкающих к уже забетонирован-
ному своду, раскрытие калотты до-
пускается, только после того, когда
бетон наберет не менее 60% проект-
ной прочности, т. е. примерно через
7—8 сут.
Работы по раскрытию калотты не-
обходимо производить как можно
быстрее с целью предотвращения
развития горного давления на свод
тоннеля.
После этого выравнивают грунт
под подошвами свода и укладывают
слой тощего (с пониженным со-
держанием цемента) бетона толщи-
ной 10—15 см или же продольные
доски. Затем устанавливают кружа-
ла, опалубку и производят бетони-
рование свода 4 симметрично с двух
сторон по направлению от подошвы
к замку (снизу вверх). По мере
бетонирования необходимо убирать
элементы временной деревянной кре-
пи (лонгарины, распорки-коротыши
и т. д.). В случае значительного
появления горного давления, когда
удаление лонгарин может быть
связано с опасностью недопустимых
осадок всей кровли, следует их
располагать за проектным очерта-
нием свода и в этом случае они не
извлекаются и при бетонировании
оставляются за обделкой.
После достижения бетоном свода
проектной прочности снимаются кру-
жала и опалубка нескольких колец
Рис. 1.54. Схема разработки боковых штросс
и бетонирования стен при способе опертого
свода
52
подряд и затем уже производится
разработка грунта средней штроссы
4. При этом у пят свода оставляются
бермы, ширина которых устанавли-
вается проектом в зависимости от
давления на грунт под пятами сво-
да, но не менее 0,25 м, а в мало-
прочных, слоистых, трещиноватых и
нарушенных грунтах ширина бермы
принимается не менее 1 м. Крутиз-
на откосов в зависимости от кре-
пости грунта составляет от 1:0,1
(скала) до 1:0,5 (слабый грунт).
Когда средняя штросса разработана
на протяжении нескольких колец,
приступают к раскрытию боковых
штросс (6, 8) и подводки стен
(7, 9) под пяты свода.
Разработка боковых штросс 6 и
8 и бетонирование в них стен
7 и 9 производятся обычно в шах-
матном порядке так, чтобы верти-
кальные рабочие швы колец свода и
участков стен не совпадали. При
этом длина одной заходки назначает-
ся равной от одной трети до поло-
вины длины кольца /к. Первые
заходки Л (рис. 1.54) начинаются
под стыками смежных колец таким
образом, чтобы половина заходки, а
соответственно и половина подводи-
мого столба стены располагались под
одним кольцом, а вторая половина
под другим. После бетонирования
стен в заходках 1 начинают по-
следовательно разрабатывать и бето-
нировать заходки 2, 3 и 4. Операция
по подводке стен является наиболее
ответственной и сложной. При необ-
ходимости производится временное
крепление стен и откосов с укреп-
лением грунта досками и распор-
ками.
Для поддержания свода до подве-
дения стен пяты свода в пределах
кольца подкрепляются не менее
чем двумя подкосами (штребелями)
3 (рис. 1.55, а), к которым крепятся
лекала 2 для поддержания опалубки
4 стен. Перед началом бетонирова-
ния стен с подошвы "свода сбивает-
ся выравнивающий слой тощего бе-
тона 1. Бетонирование производят
в направлении снизу вверх послойно
с тщательным уплотнением (вибри-
рованием) бетонной массы. Для
обеспечения полной монолитности
обделки необходимо особое внимание
обращать на . подводку стен под
пяты. Для этого бетонирование стен
ведут до тех пор, пока между
поверхностью бетона и подошвой
свода не останется зазор высотой
20—40 см. Бетон стен выдерживается
в течение 2 сут, после чего оставший-
ся зазор (щель) плотно забивает-
ся жестким бетоном 5 (рис. 1.55, б)
послойно с тщательным трамбо-
ванием. В этот же зазор вставляют
металлические трубки 6 для после-
дующего омоноличивания цементным
раствором мест сопряжения стен со
сводом.
В случае слабых грунтов, которые
при раскрытии средней штроссы не
обеспечивают устойчивость пят сво-
да, подводка стен может осуществ-
ляться при помощи колодцев, про-
ходимых из калотты. При этом в пер-
вую очередь необходимо подвести
таким образом стены-столбы под
стыки между кольцами, чтобы пред-
отвратить возможные нежелатель-
ные осадки свода.
При разработке грунта лотка 10
(см. рис. 1.53) для устройства
обратного свода //в целях обеспе-
чения устойчивости стен необходимо
устанавливать между ними распор-
ки-тиранты, которые рассчитываются
на восприятие бокового горного дав-
ления. Такие распорки-тиранты уста-
навливаются еще до разработки лот-
ка в специально вырытых для этого
штробах (канавках) с плотной рас-
клинкой. В некоторых случаях раз-
работку грунта лотка производят
не целиком, а отдельными полосами
с оставлением нетронутых полос (це-
ликов), расположенных напротив
стыков стен. После бетонирования
участков обратного свода и набора
достаточной прочности бетона до-
рабатывают и бетонируют оставшие-
ся участки и снимают распорки-
тиранты.
Одноштольнева'я схема
способа опертого свода отличается
от двухштольневой тем, что в этом
случае отсутствует нижняя направ-
Рис. 1.55. Схемы подведения стен под свод
при способе опертого свода
ляющая штольня, а направляющей
является верхняя штольня, которую
проходят обычно сразу на всю длину
тоннеля. Последовательность рабо-
чих операций в этом случае сле-
дующая.
После проходки верхней штольни
1 (рис. 1.56) через одно-три кольца
производится раскрытие калотты 2
и бетонирование сводов 3 в шахмат-
ном порядке. Транспортировка
грунта в этом случае осуществляет-
ся по верхней штольне при помощи
вагонеток или ленточного транспор-
тера, располагаемого в специально
сделанной канаве. После набора бе-
тоном прочности производится рас-
кружаливание свода и разработка
средней штроссы 4. Затем раскры-
ваются боковые штроссы 5, 7 и
бетонируются стены 6, 8 в той же
последовательности, что и при двух-
штольневой схеме, При наличии
Рис. 1.56. Одноштольневая схема производст-
ва работ способом опертого свода
53
Рис. 1.57. Подвесной по-
лок (потолок)
।
।
।
большого бокового давления отдель-
ными участками разрабатывается ло-
ток 9 и бетонируется обратный
свод 10.
Особенностью производства работ
одноштольневой схемы является на-
личие подвесного полка (потолка),
который устраивается на уровне
верхнего откаточного пути (рис.
1.57) для возможности совмещения
работ в калотте (верхний горизонт)
и штроссы (нижний горизонт). С по-
мощью такого подвесного полка, на
конце которого устраивается бункер
для приемки грунта, производится
транспортировка и погрузка грунта
из верхнего горизонта на нижний,
а также доставка материалов в ка-
лотту.
Схема опертого свода с опере-
жающей калоттой отличается
тем, что в этом случае опережаю-
щей выработкой является калотта 1
(рис. 1.58). После бетонирования
свода 2 начинается разработка сред-
ней штроссы <?, боковых штросс
4, 6 и бетонирование стен 5, 7. Затем
отдельными участками разрабаты-
вается лоток 8 и бетонируется обрат-
ный свод 9.
Такую схему организации работ
(без верхней и нижней штолен)
Рис. 1.58. Схема производ-
ства работ способом опер-
того свода с опережаю-
щей калоттой
целесообразно использовать при
сооружении коротких тоннелей, и в
этом случае проходка калотты осу-
ществляется сразу же за один прием
на всю длину тоннеля либо при
строительстве протяженных тоннелей
(длиной более 300 м), когда сече-
ние калотты FK не превышает 15 м2
и ее проходка за сутки производится
со скоростью не меньшей, чем ско-
рость проходки направляющей
штольни (например, при сооруже-
нии однопутных тоннелей).
Проходческие операции ведутся на
верхнем и нижнем горизонтах. Для
подачи материалов и откатки грун-
та устраивается подвесной полок с
бункером, который обеспечивает
удобство работ при транспортировке
грунта из верхнего горизонта на
нижний вагонетками большого объе-
ма. В случае увеличения площади
сечения калотты применяют вариант
с нижней направляющей штольней,
который позволяет обеспечить широ-
кий фронт работ и заданные ско-
рости проходки. Проходку калотты
целесообразно производить с приме-
нением инвентарной стальной ароч-
ной крепи (см. рис. 1.35), что позво-
ляет наиболее быстро производить
раскрытие выработки.
Достоинством способа опер-
того свода является возможность
быстрого возведения жесткого бетон-
ного свода, что позволяет умень-
шить осадки кровли и окружающего
грунта и обеспечивает безопасность
ведения работ по разработке осталь-
ной части сечения выработки. Кроме
того, при одноштольневой схеме и
схеме с опережающей калоттой
уменьшается стоимость работ за счет
сокращения расходов по проходке
штолен, являющихся наиболее доро-
гой частью работы по сравнению
с разработкой других элементов
профиля, а также появляется воз-
можность производить разработку
калотты в ненарушенном грунте с
широким использованием механиза-
ции производственных процессов.
Основным недостатком спосо-
ба опертого свода является слож-
ность подводки стен под пяты свода.
54
Эта трудоемкая операция требует
выполнения ручных работ по бето-
нированию плотного примыкания с
соблюдением строгой последователь-
ности очередности подводки стен.
При одноштольневой схеме возни-
кает сложность транспортировки
грунта в верхней штольне во время
ее проходки и разработки калотты.
В поперечном сечении обделка тон-
неля является расчлененной шаами,
т. е. не обеспечивается полная ее
монолитность.
Способ опертого свода допускается
применять в грунтах, способных
воспринять давление от пят свода об-
делки с учетом всех нагрузок, дейст-
вующих на свод. К таким грунтам
относятся мергели, твердые глины,
плотные суглинки, характеризуемые
коэффициентом крепости от 1 до 4,
и все скальные грунты. При этом в
нескальных грунтах (типа твердых
глин) этот способ применяют обыч-
но при сооружении тоннелей или их
участков длиной до 300 м.
При сооружении тоннелей не-
большой протяженности (до 300 м)
в сухих грунтах способ опертого сво-
да рекомендуется применять по одно-
штольневой схеме или по схеме с
опережающей калоттой, а в водо-
носных грунтах по двухштольневой
схеме. Однако окончательный выбор
той или иной схемы производится на
основании технико-экономических
расчетов с учетом конкретных усло-
вий строительства.
В целом способ опертого свода
характеризуется надежностью, про-
стотой и экономичностью выполнения
работ и в настоящее время широко
применяется в практике тоннеле-
строения.
Способ опорного ядра с податли-
вой обделкой (новоавстрийский спо-
соб). Этот способ применяют для
проходки участков тоннелей с грунта-
ми средней крепости и мягкими (на-
пример, сланец) с раскрытием вы-
работки по частям при креплении
ее анкерами й покрытием из на-
брызгбетона по металлической сетке.
При этом способе разработку грун-
та производят по контуру свода и
Рис. 1.59. Схема производства работ при
способе опорного ядра с податливой обдел-
кой (новоавстрийский способ)
стен, оставляя нетронутым ядро,
служащее для поддержания забоя
(рис. 1.59, а). Проходку калотты /
ведут заходками по 1,5 м с установ-
кой анкеров 2, конструкцию которых
и места установки выбирают в зави-
симости от свойств грунта и разме-
ров выработки.
По сетке, натянутой между анке-
рами, наносят слой 3 набрызгбетона
толщиной 12—20 см, который в слу-
чае необходимости усиливается ар-
ками или решетчатыми дугами из
арматурной стали. Затем разрабаты-
вают среднюю часть калотты 4.
Завершается создание податливой
обделки по контуру выработки раз-
работкой боковых штросс 5 с уста-
новкой анкеров и нанесением на-
брызгбетона 6.
Незамкнутая обделка ’является
податливой крепью, которая хорошо
деформируется, затухание этих де-
формаций регулярно измеряют по
времени. Ядро 7 разрабатывают под
защитой уже возведенной обделки,
после чего немедленно бетонируют
обратный свод 8 сразу на всю
толщину.
Через 3—5 мес после замыкания
обратного свода, когда деформации в
горном массиве достигнут состояния
равновесия, возводят несущую об-
делку из монолитного бетона или
набрызгбетона. При необходимости
между первичной обделкой и несу-
щей обделкой помещают пленочную
гидроизоляцию. В результате выпол-
ненных работ получается конструк-
ция (рис. 1.59, б), состоящая из
набрызгбетонной обделки <3, опираю-
щейся на обратный свод 8, и обделки
тоннеля 10 из монолитного бетона
55
(набрызгбетона), между которыми
находится гидроизоляция 9.
Такой способ сооружения тонне-
лей в неблагоприятных геологичес-
ких условиях был успешно приме-
нен при строительстве Миланского
и Мюнхенского метрополитенов, а
также автодорожного тоннеля Сер-
ра-Риполи (Италия) и ряда желез-
нодорожных тоннелей в Австрии.
1.9.	СПОСОБЫ ПРОХОДКИ ТОННЕЛЕЙ
В УСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ
В зависимости от инженерно-
геологических условий, а также от
поперечного сечения сооружение
тоннелей в устойчивых скальных
грунтах может производиться одним
из следующих способов: сплошного
и ступенчатого забоев, уступным,
центральной штольни.
Проходка тоннелей способами
сплошного и ступенчатого забоев
широко применяется при сооруже-
нии тоннелей высотой до 10 м и
пролетом до 20 м в ненарушенных
скальных грунтах с коэффициентом
крепости f^2. Ограничение разме-
ров тоннелей связано с опасностью
раскрытия в один прием большого
незакрепленного пространства и ис-
пользованием бурового и вспомога-
тельного оборудования. Площадь по-
перечного сечения тоннелей, разра-
батываемая сплошным забоем, до-
стигает 110—130 м2, а в благоприят-
ных инженерно-геологических усло-
виях — до 160 м2.
В скальных монолитных грунтах
проходка ведется буровзрывным спо-
собом, как правило, без постановки
временной крепи. В скальных тре-
Рис. 1.60. Схема проходки тоннеля способом
сплошного забоя
56
щиноватых грунтах применяют ан-
керную, арочную или набрызгбетон-
ную крепь или их сочетание. Приме-
нение вида временной крепи опре-
деляется на основании технико-эко-
номического обоснования.
Проходку тоннелей в мерзлых
грунтах следует производить с уста-
новкой временной крепи, тип кото-
рой определяется проектом. Проход-
ка без временной крепи допускается
в виде исключения в мерзлых грун-
тах, устойчивость которых не сни-
жается при их оттаивании.
Способ сплошного забоя. Сущ-
ность этого способа (рис. 1.60)
заключается в том, что сечение тон-
неля разрабатывается целиком за
один прием на величину заходки
/3, а затем уже на достаточно боль-
шом расстоянии от забоя возводят
обделку 2. Бурение шпуров / произ-
водится с буровой рамы 5. Взорван-
ный грунт убирается погрузочной
машиной 4 в вагонетки 3 большой
емкости или в автосамосвалы. Обя-
зательной принадлежностью буровой
рамы должен быть стальной козы-
рек, гарантирующий безопасность
работы бурильщиков.
Забой можно обуривать также са-
моходными бурильными установка-
ми.
В зависимости от сечения вы-
работки разработаны следующие
комплекты оборудования для прове-
дения тоннелей сплошным забоем
(табл. 1.8).
В тоннелях площадью поперечного
сечения более 30 м2 для подгре-
бания грунта применяют бульдозер
типа Д-492,.
На строительстве транспортных
тоннелей для бурения шпуров наи-
большее распространение получили
самоходные отечественные установки
на гусеничном ходу СБУ-2к, СБУ-2м
и на рельсовом ходу БУР-2 и БКГ-2,
а также портальные буровые агре-
гаты типа ПБА Московского меха-
нического завода Минтрансстроя
СССР.
Для проходки железнодорожных
тоннелей наиболее удобны агрегаты
типа ПБА-2, так как в этом случае
Таблица 1.8
Площадь попе- речного сечения тоннеля, м2	Проходческое оборудование		
	буровое	погрузочное	транспортное
20—30	БУР-2	ПНБ-Зд	ВПК-10, электровоз
30—50	СБУ-2к (СБУ-2м) (2 шт.)	ПНБ-Зд ПНБ-Зк	Думпкар ДР-60 Самосвал МАЗ-503
50—60	СБУ-2к (2 шт.), буро- вая рама	ПНБ-Зд (1—2 шт.), экскаватор с ковшом вместимостью 1 —1,2 м3	Самосвал МАЗ-503
65—110	Буровая рама на 8—10 буровых машин	ПНБ-Зд, экскаватор с ковшом вместимостью 1 — 1,2 м3	Самосвалы МАЗ-503, БелАЗ-540, МоАЗ-6401
обеспечивается непрерывное движе-
ние транспорта.
Достоинство способа проход-
ки тоннеля сплошным забоем — воз-
можность применения высокопроиз-
водительного оборудования, в ре-
зультате чего достигаются высокие
скорости проходки и сокращается от-
носительное время выполнения вспо-
могательных работ.
Недостатки способа — необ-
ходимость проведения предваритель-
ных геологоразведочных работ по
трассе тоннеля и повышенный рас-
ход ВВ ввиду одной обнаженной
поверхности заЬоя.
Проходка способом сплошного
забоя производится при сооруже-
нии тоннелей длиной не менее 300 м.
Большинство железнодорожных, ав-
тодорожных и гидротехнических тон-
нелей сечением до 90 м2 в крепких
грунтах проходят таким способом.
На основе принятой схемы орга-
низации и комплексной механиза-
ции работ составляется циклограмма
(графическое изображение последо-
вательности выполнения процессов
проходки) на проходку тоннеля (рис.
1.61). При составлении циклограммы
необходимо обеспечить такую орга-
низацию работ, чтобы продолжитель-
ность цикла была кратна продолжи-
тельности рабочей смены. Это обеспе-
чивает ритмичность в рабочем про-
цессе и позволяет лучше организо-
Наименование работ	Единица измерения	Объем работ	Трудоем- • кость, чед-ч	время производственного процесса, ч																					
				1'смена					. 2 смена ..						3 смена						9 смена~				
				1	21	J4	5	б	1	2	3	4	5	6.	1	2	3	9	5	61	2	3	9	5	6_
Подача бурового агрегата ПбА-2 в забой и подготовка	—	—	9,0	4								к													
бурение шпуров	м	297,0	21,6																						
Заряжание шпуров	шт	113	5,6																						
Откатка агрегатаПбА-2	—	—	2,0					4																	
взрывание шпуров и про- ветривание забоя	—	• —*	—																						
Оборка забоя	—	—	3,5						7																
Погрузка грунта		155,3	12,0										2												
Установка временной крепи	100кг	258,0	92,2															у							
																									
Затяжка свода и боков марчеванами	мг	57,0	25,6																	2				9	
																									
Укладка пути	М	6	9,6																					~2	
Устройство водоотвод- ной канавы	м	2,5	0,9											7											
вспомогательные работы	—	—										£		у											
			. . .~7	I		I I I I				|																
Рис. 1.61. Циклограмма проходки однопутного железнодорожного тоннеля сплошным забоем
57
Рис. 1.62. Схема проходки зоны нарушенных грунтов с защитным сводом из труб
вать учет проделанной работы по
сменам.
В обводненных сильнотрещинова-
тых малоустойчивых грунтах с коэф-
фициентом крепости f от 2 до 5 можно
вести проходку тоннеля способом
сплошного забоя с предварительным
устройством защитного опережаю-
щего свода (экрана) из стальных
труб 1 (рис. 1.62), которые распола-
гаются вдоль оси тоннеля в пробу-
ренных скважинах, устраиваемых
над сводом, а при необходимости
и по контуру стен выработки.
Такая же схема организации работ
принимается для преодоления участ-
ков тоннеля в нарушенных грунтах
(зоны разлома) длиной до 30 м.
В этом случае до начала проходки
участка тоннеля в нарушенных
грунтах перед ним устраивается в
крепкой скале специальная камера
для размещения рамы 2 с обору-
дованием 3 для бурения скважин,
установки в них труб 1 и нагнета-
ния раствора. Трубы располагаются
за наружным контуром обделки тон-
неля таким образом, чтобы создать
защитный экран, перекрывающий
сразу всю длину нарушенного участ-
ка с одной установки бурового обору-
дования.
При преодолении зоны нарушен-
ных грунтов длиной свыше 30 м
производится наклонное бурение
скважин из тоннеля под углом до 4°
относительно продольной оси тонне-
ля посекционно (т’ е. с несколь-
ких установок). При этом концы
пробуренных труб свода должны пе-
рекрывать следующую секцию на
расстояние /0 от 1 до 4 м. В зависи-
58
мости от конкретных инженерно-гео-
логических условий и соответствен-
но величины горного давления приме-
няют различные конструкции опере-
жающих защитных сводов из труб.
Обычно опережающие своды вы-
полняются из металлических труб,
которые вставляются в заранее про-
буренные скважины.
Трубы свода следует выполнять
перфорированными для того, чтобы
после нагнетания в них цементно-
песчаного раствора можно было
обеспечить плотный контакт с окру-
жающим грунтом и создать сплош-
ной защитный экран.
Для повышения устойчивости
грунтового массива вместо цементно-
песчаного раствора в перфорирован-
ные трубы можно производить нагне-
тание различными химическими со-
ставами, способствующими закреп-
лению окружающего грунта. При
проходке тоннеля по мере продви-
жения забоя выработки трубы сво-
да необходимо поддерживать ме-
таллическими арками 4 (см. рис.
1.62) с затяжкой или арочно-бе-
тонной крепью, под защитой кото-
рой производится в дальнейшем
возведение тоннельной обделки. При
проходке тоннеля с опережающим
сводом из труб лоб забоя при необ-
ходимости следует крепить набрызг-
бетоном толщиной 3—8 см.
Кроме того, в практике тоннеле-
строения в качестве опережающей
крепи в слабоустойчивых полускаль-
ных грунтах используют анкеры,
которые вставляются в заранее
пробуренные слабонаклонные (5—6°
относительно продольной оси тонне-
ля) шпуры до начала разработки
грунта. Длина таких анкеров обычно
составляет от 3,5—4,0 до 8—10 м.
Грунт в этом случае разраба-
тывается заходками на 0,4—0,6 м
меньшими длины анкеров, чем дости-
гается поддержание кровли вы-
работки сразу же после ее обна-
жения. Опережающие анкеры опи-
раются на металлические арки,
которые устанавливаются в тоннеле
вплотную к забою на расстоянии
друг от друга от 0,5 до 1,5 м.
Представляет практический инте-
рес опережающая бетонная крепь,
которая с успехом применялась при
строительстве тоннелей во Франции,
ФРГ и Японии. Сущность ее приме-
нения состоит в том, что по контуру
выработки (механическим,гидравли-
ческим или плазменным способом)
прорезается щель под углом 5—6°
к оси тоннеля глубиной до 3 м и
толщиной до 20 см, которая за-
полняется быстросхватывающейся
бетонной смесью (вводятся специ-
альные ускорители схватывания). В
результате через 5—8 ч образуется
надежный бетонный свод 2 (рис.
1.63), под защитой которого ведется
разработка грунта. В этом случае бе-
тонная крепь входит в состав по-
стоянной конструкции (обделки) тон-
неля. При необходимости такая опе-
режающая бетонная крепь может
быть усилена металлическими ар-
ками /.
При способах проходки с опере-
жающей крепью сводятся к миниму-
му переборы грунта, обеспечивают-
ся незначительные осадки грунто-
вого массива и, самое главное,
появляется возможность создания
надежной системы крепи выработки,
позволяющей использовать способ
сплошного забоя в самых сложных
инженерно-геологических условиях.
Скоростная проходка Северо-
Муйского тоннеля на БАМе спо-
собом сплошного забоя проходила
на участке устойчивых слаботрещи-
новатых грунтов с коэффициентом
крепости Бурение шпуров про-
изводили с буровой рамы пятью
бурильными машинами. На верхней
Рис. 1.63. Схема проходки выработки с опере-
жающей бетонной крепью
площадке рамы был установлен
дополнительный манипулятор, что
сократило время на бурение шпуров
под анкеры. Каждый бурильщик
обуривал только закрепленную за
ним группу шпуров.Заряжание шпу-
ров производили четыре взрывника
и проходчики, имеющие Единую
книжку взрывника. Это позволило
сократить время зарядки забоя до
2 ч. Взорванный грунт грузили в
автосамосвалы МоАЗ-64011 породо-
погрузочной машиной ПНБ-Зд и
транспортировали на пункт перегруз-
ки, отстоявший от забоя на 200—
250 м. В работе было задействовано
два автосамосвала. Подборка взор-
ванного грунта производилась буль-
дозером. С пункта перегрузки грунт
транспортировали на портал рельсо-
вым транспортом — вагонами мар-
ки ВПК и электровозами.
В результате применения описан-
ной технологии была достигнута вы-
сокая скорость сооружения одно-
путного железнодорожного тоннеля
буровзрывным способом: за 29 рабо-
чих дней пройдено 171,5 м тоннеля.
Максимальная суточная скорость со-
ставляла 7,2 м, сменная — 2 м.
Способ ступенчатого забоя. Этот
способ заключается в том, что
забой по высоте делят площадкой
длиной 3—5 м обычно на две части
I и II (рис. 1.64). Нижний уступ
имеет две обнаженные поверхности,
что облегчает работу зарядов
взрывчатых веществ в этом уступе,
поэтому в верхней части тоннеля про-
изводят два взрыва, в то время как
в нижнем уступе производят один.
Глубину шпуров в нижнем уступе
59
Рис. 1.64. Схема проходки тоннеля способом
ступенчатого забоя
принимают в 2 раза больше, чем глу-
бина шпуров в верхней части тон-
неля.
При способе ступенчатого забоя
применяют легкие разборные буро-
вые подмости 2, с которых уста-
навливают анкеры 1 и обуривают
забой. Способ проходки тоннеля сту-
пенчатым забоем применяют при со-
оружении выработок небольшой про-
тяженности, когда применять буро-
вую раму экономически невыгодно,
а также в случае необходимости
быстрого закрепления временной
крепью кровли выработки.
Достоинства этого способа:
возможность совмещения обурива-
ния верхнего забоя с погрузкой
грунта, экономия взрывчатого ве-
щества. Недостатки способа:
невозможность использования мощ-
ного проходческого оборудования,
большая доля ручного труда, что сни-
жает скорость проходки выработки,
совмещение проходческих процессов
на верхнем и нижнем горизонтах.
Рис. 1.65. Схемы сооружения тоннеля уступ-
ным способом
Уступный способ. Его следует при-
менять для проходки тоннелей высо-
той более 10 м, сооружаемых в
скальных грунтах с коэффициентом
крепости	Сущность способа
состоит в расчленении сечения тон-
неля на две части, разработка каж-
дой из которых ведется раздель-
ными забоями на различных гори-
зонтах. Существуют две схемы
этого способа: проведение тоннеля
с верхним уступом и проведение
тоннеля с нижним уступом.
Отличием уступного способа от
способа сплошного забоя являет-
ся меньший объем бурения и мень-
ший расход взрывчатых материалов,
а также сложность организации ра-
бот по одновременной разработке
двух забоев.
Проходка тоннеля по схеме с
верхним уступом (рис. 1.65, а)
заключается в том, что сначала раз-
рабатывают нижнюю часть сечения
тоннеля /, а затем с некоторым
отставанием с подмостей ведется
разработка верхнего уступа //. Соот-
ношение между площадями сечений
нижнего и верхнего уступов при
этой схеме
SH :SB=1 : 1,5.
Нижнюю часть сечения разраба-
тывают способом сплошного забоя.
Бурение шпуров в верхнем уступе
производят легкими бурильными
.машинами с подмостей или с отвала
грунта, получающегося в результа-
те разрыхления взрывом верхнего
уступа. Эта схема проходки может
быть применена при наличии в
нижней части профиля тоннеля грун-
тов меньшей крепости по сравнению
с грунтами верхней части тоннеля,
а также в крепких скальных грун-
тах, когда можно не применять
временную крепь.
Достоинства схемы: большая эф-
фективность буровзрывных работ в
верхнем уступе благодаря наличию
двух обнаженных поверхностей, при-
менение несложного оборудования.
Недостатки схемы: затруднения при
бурении шпуров в верхнем уступе,
необходимость оборки кровли при
60
разработке нижнего и верхнего сече-
ния тоннелей, уборка грунта, который
загромождает подходы к сечению I.
Указанные недостатки ограничивают
применение этой схемы.
Проходка тоннеля по схеме с
нижним уступом (рис. 1.65,6)
состоит в том, что в первую очередь
способом сплошного забоя «проходят
верхнюю часть тоннеля /, а затем
разрабатывают его нижнюю часть II.
Соотношение между площадями се-
чений верхнего и нижнего уступов
SB:SH =0,75:1,0,
при этом высота верхней разраба-
тываемой части тоннеля должна быть
(исходя из условий размещения про-
ходческого оборудования в ней) не
менее 3—4 м. Забой верхнего сече-
ния тоннеля-калотты должен опере-
жать забой нижнего уступа на 30—
50 м.
При сооружении коротких тонне-
лей иногда, верхнюю часть тоннеля
проходят сразу на всю его длину,
а затем разрабатывают нижний ус-
туп. Это позволяет улучшить венти-
ляцию, облегчить организацию работ
по возведению обделки, но приводит
к некоторому удлинению срока со-
оружения тоннеля. При способе
нижнего уступа расположение сква-
жин (шпуров) может быть горизон-
тальным, вертикальным или наклон-
ным. При горизонтальном располо-
жении шпуров (рис. 1.66) шпуры
бурят с применением буровой уста-
новки, буровой каретки или манипу-
ляторов, смонтированных на по-
грузочной машине.
В скальных трещиноватых грунтах
прочных и средней крепости после
взрывания, проветривания и обор-
ки забоя / в калотте устанавли-
вается временная крепь из анкеров 2,
набрызгбетона или их сочетания.
Взорванный грунт грузят погрузоч-
ной машиной 1 на транспортер или
в вагонетки 3 и через бункер 7 на
передвижном помосте 4 перегружают
его в вагонетки 6 на нижнем отка-
точном горизонте. Грунт из забоя
нижнего уступа // грузят мощной
погрузочной машиной 5 в те же ваго-
Рис. 1.66. Схема проходки тоннеля способом
нижнего уступа с горизонтальным располо-
жением шпуров
нетки 6. Составы вагонеток транс-
портируют к стволу шахты или к
порталу.
Достоинства горизонтального рас-
положения шпуров: применение бу-
рового оборудования такого же, как
и при разработке верхнего уступа,
получение высокого коэффициента
использования скважин (шпуров),
достижение ровной подошвы тонне-
ля.
Недостатком способа является по-
следовательность работ по бурению
шпуров и погрузке грунта, что сни-
жает скорость сооружения тоннеля.
Поэтому горизонтальное расположе-
ние шпуров имеет ограниченное при-
менение.
При наклонном расположении
скважин (шпуров) достигается не-
зависимость работ по бурению сква-
жин и погрузке грунта (рис. 1.67).
Для бурения с верхнего горизонта
/ вертикальных или наклонных
скважин диаметром 105 мм приме-
няют станки ударно-вращательного
бурения 1 (БМК-4м, НКР-100 м)
или же используют колонковые пер-
фораторы, установленные на буро-
вой тележке. После окончания бу-
рения скважин 2 производят заря-
жание, взрывание зарядов ВВ, про-
Рис. 1.67. Схема проходки тоннеля способом
нижнего уступа с наклонным расположением
шпуров
61
ветривание выработки и оборку за-
боя. Погрузку грунта производят с
нижнего горизонта II тоннельным
экскаватором 3 в автосамосвалы 4.
Для погрузки и транспортирования
грунта может быть также исполь-
зовано другое оборудование.
Недостатком наклонного располо-
жения скважин являются: необходи-
мость иметь специальное оборудова-
ние, менее равномерное дробление
грунта, сложность получения ровной
поверхности подошвы тоннеля. Не-
смотря на указанные "недостатки,
эта схема расположения скважин
имеет широкое применение на прак-
тике. Высота уступа обычно прини-
мается 8—12 м. Угол наклона уступа
к горизонту не должен превышать
80°.
В тоннелях длиной более 300 м
бетонную обделку возводят с некото-
рым отставанием от забоя, а в
тоннелях длиной менее 300 м —
после проходки верхней части на всю
длину тоннеля. Обделку стен и лот-
ка сооружают после разработки
нижнего уступа или с некоторым
отставанием от забоя.
Рис. 1.68. Схема проходки тоннеля способом
центральной штольни
Этот способ получил широкое рас-
пространение при сооружении вы-
работок большой высоты и значи-
тельной протяженности как в креп-
ких, так и в грунтах средней
крепости.
Достоинства способа проход-
ки тоннелей с нижним уступом:
высокая производительность труда;
большая безопасность работ; нали-
чие второй обнаженной плоскости в
нижнем уступе облегчает буровзрыв-
ные работы и приводит к экономии
взрывчатых веществ; при разработ-
ке грунта в нижнем уступе совме-
щаются работы по бурению шпуров
и погрузке грунта; упрощаются ра-
боты по возведению временной крепи
и обделки в верхней части тоннеля.
Недостатки способа: необхо-
димость применения разнотипного
оборудования для верхнего и нижне-
го уступов; необходимость сооруже-
ния подъездных устройств на верх-
ний уступ и дополнительный пере-
груз грунта с верхнего горизонта
на нижний; увеличение общего вре-
мени строительства тоннеля.
Способ центральной штольни.
Применение этого способа возможно
в крепких скальных грунтах, не
требующих временного крепления
выработок. Способ центральной
штольни заключается в том, что в
центре сечения тоннеля проходится
опережающая штольня, из которой
производится разработка основного
сечения.
Работы начинаются с проходки
в средней части тоннельного про-
филя штольни 1 (рис. 1.68, а)
прямоугольного или сводчатого очер-
тания. Размеры поперечного сечения
штольни, расположенной по центру
сечения сооружения или на уровне
его подошвы, принимают исходя
из габаритов проходческого обору-
дования и с учетом условий по-
следующего бурения радиальных
шпуров 2. Эти требования обеспе-
чиваются обычно при сечении штоль-
ни не менее 3X3 м.
Схему организации работ приме-
няют в двух вариантах:
62
1) передовую выработку (штоль-
ню) проходят на полную длину
сооружения, а затем расширяют до
проектного сечения основной вы-
работки (см. рис. 1.68, а);
2) проведение передовой выработ-
ки и ее расширение выполняют одно-
временно, но с некоторым интерва-
лом (рис. 1.68, б), при этом па-
раллельно передовой выработке
(штольне) 1 проходят в стороне
от основного сооружения вспомога-
тельную транспортную штольню 3
(располагаемую на одном уровне
с центральной штольней), которую
соединяют сбойками 4 через каж-
дые 100—200 м с передовой вы-
работкой.
Вспомогательная транспортная
штольня принимается минимального
сечения и проходка ее ведется зна-
чительно быстрее центральной.
Транспортировка грунта из забоя
центральной штольни производится
через поперечные сбойки без вся-
ких помех работам на участке тон-
нельного профиля. При большом
опережении вспомогательной штоль-
ни могут быть открыты дополни-
тельные забои по проходке централь-
ной штольни.
Первый вариант применим при
одиночных сооружениях, срок строи-
тельства которых допускает предва-
рительное проведение передовой вы-
работки на всю длину. В противном
случае применяют второй вариант,
который наиболее целесообразен
при сооружении двух или нескольких
основных сооружений (тоннелей).
По окончании проходки централь-
ной штольни приступают к разра-
ботке тоннеля сплошным забоем. Для
этого из штольни пробуривают шпу-
ры 2 до контура выработки, распо-
лагая их веерообразными рядами
через 0,6—1 м.
Взрывные работы ведут так, чтобы
забой все время продвигался на-
висающим уступом. Шпуровые заря-
ды взрывают рядами последователь-
но с миллисекундным замедлением,
что улучшает эффективность взрыв-
ных работ, обнажая дополнительные
плоскости, и предотвращает завал
штольни взорванным грунтом.
Погрузку грунта в тоннельном
забое производят высокопроизво-
дительными погрузочными машина-
ми или экскаваторами в больше-
грузные вагоны или автосамосвалы.
Достоинство способа цент-
ральной штольни заключается в том,
что он допускает комплексную ме-
ханизацию всего производственного
процесса сооружения тоннеля, что
обеспечивает высокие скорости про-
ходки.
К недостаткам способа от-
носятся затруднительность хорошего
оконтуривания основной выработки
вследствие радиального расположе-
ния шпуров, усложнение и удоро-
жание работ из-за проведения цент-
ральной штольни, а при втором
варианте, кроме того, из-за проведе-
ния вспомогательной штольни и
сбоек.
В зарубежной практике имеется
опыт сооружения тоннелей способом
центральной штольни в трещинова-
тых грунтах с применением анкер-
ной крепи (рис. 1.69). .В этом
случае из штольни бурили шпуры
1 нормальной длины, а в кровле —
более глубокие 2, выходящие на 2 м
за контур тоннельного профиля. В
эти шпуры вставляли изогнутые
стальные стержни 3 длиной 2 м
с резиновой пробкой 5 и нагнетали
цементно-песчаный раствор 4, обра-
зуя железобетонный анкер. В пре-
делах будущей выработки шпуры
Рис. 1.69. Схема проходки тоннеля способом
центральной штольни с применением анкер-
ной крепи
63
оставляли свободными для зарядки
взрывчатым веществом.
После отрыва грунта по контуру
свода тоннеля обнажались концы
забетонированных стержней с вин-
товой резьбой. На обнаженные кон-
цы стержней надевали и закрепляли
гайками пластины, поддерживающие
стальную сетку. Получалась надеж-
ная анкерная крепь с защитой от
выпадания мелких кусков грунта.
1.10. ОСОБЕННОСТИ СООРУЖЕНИЯ
ТОННЕЛЕЙ ГОРНЫМ СПОСОБОМ
С ВОЗВЕДЕНИЕМ СБОРНОЙ ОБДЕЛКИ
Этот способ применяют при соору-
жении тоннелей кругового очертания
в устойчивых грунтах с ко-
эффициентом крепости />1,5, допус-
кающих раскрытие выработки на пол-
ное сечение и при наличии надеж-
ной кровли. Сущность способа за-
ключается в том, что выработку
раскрывают сразу на все сечение с
применением инвентарной крепи
кровли и лба забоя, а затем
непосредственно в забое монтируют
сборную обделку. Грунт разрабаты-
вают отбойными молотками или бу-
ровзрывным способом. Монтаж сбор-
ной обделки ведут механическим
укладчиком, поэтому до начала про-
ходки тоннеля сооружают монтаж-
ную камеру — начальный участок
этого же тоннеля небольшой длины,
предназначенный для монтажа ук-
ладчика.
Сооружение монтажной камеры.
Работы начинают с рассечки штоль-
ни 1 (рис. 1.70), пройденной по оси
тоннеля, под укладку первых — про-
резных колец обделки. Длину этой
штольни принимают с таким рас-
четом, чтобы, она на величину /2
выходила за пределы участка рассеч-
ки (для размещения в ней мон-
тажной лебедки). На участке рассеч-
ки устанавливают дополнительные
подхваты 2, разрабатывают фурнель
и делают рассечку верхней штоль-
ни. Из этой штольни раскрывают
калотту на длину /к с применением
деревянной веерной крепи, выполняя
работы в последовательности, из-
ложенной в п. 1.5. Лонгарины 3
калотты и верхняки 4 штольни уста-
навливают за пределами проектного
контура обделки с учетом подвески
монтажных блоков, необходимых для
сборки лебедками прорезных колец
обделки. Из калотты разрабатывают
нижнюю часть сечения в виде попе-
Рис. 1.70. Схема рассечки тоннеля для монтажа первых прорезных колец обделки
64
речной прорези длиной /ь равной
ширине одного-двух колец 5 обделки.
Перед укладкой прорезных колец
обделки лоток прорези выравнивают
по шаблону, подсыпая щебенку,
складывая неровности или устраивая
подготовку из бетонной смеси. Для
сборки колец обделки в конце удли-
ненной части штольни устанавли-
вают две лебедки. Одна лебедка
служит для подъема тюбингов или
блоков, а другая — для их оттяжки
на место, соответствующее положе-
нию элемента в кольце обделки. Пер-
вые лотковые элементы обделки ук-
ладывают, не допуская отклонений от
проектного положения в плане и
профиле более 10 мм. При укладке
лотковых блоков или тюбингов их
подклинивают деревянными клинья-
ми и раскрепляют в стенки выра-
ботки, а пустоты за ними заполняют
неразмокаемым грунтом или бетон-
ной смесью. Последующие элементы
монтируют попеременно то на одной,
то на другой стороне камеры,
скрепляя их между собой болтами.
Монтаж обделки двумя лебедками
при укладке тюбингов выше гори-
зонтального диаметра удобно просле-
дить с помощью рис. 1.71. К каждо-
му тюбингу для установки его на мес-
то прикрепляют тросы лебедок /,
переброшенные через блоки 3 и роли-
ки 2, закрепленные на кронштейнах.
Кронштейны крепят на боковых реб-
рах тюбингов уложенного кольца.
Место установки блоков и роликов
определяется местом установки тю-
бинга. Так, приведенная на рисунке
схема соответствует монтажу тюбин-
га № 6.
В процессе укладки замеряют диа-
метры колец обделки и при необ-
ходимости подклинивают отдельные
элементы кольца, а также устанав-
ливают горизонтальные стяжки для
того, чтобы сохранить проектную
форму кольца. После укладки зам-
ковых элементов, выверки и рихтов-
ки первых колец монтажной каме-
ры заобделочное пространство за-
полняют забутовкой из прочных
грунтов или бетонной смесью, коно-
патят торцы древесной стружкой и
3 Зак. 1489
Рис. 1.71. Схема монтажа тюбингов лебедками
деревянными клиньями и нагне-
тают за кольца цементно-песчаный
раствор. Смонтированные прорезные
кольца обделки в монтажной камере
выдерживают до затвердения раство-
ра, после чего продолжают проходку
камеры на длину, необходимую для
размещения укладчика обделки.
Прорезные кольца могут быть
смонтированы и без применения
лебедок. Для этого используют ук-
ладчик специальной конструкции ти-
па БТУ (блокоукладчик тоннель-
ный, универсальный). Малогабарит-
ная рама укладчика 2 (рис. 1.72)
позволяет смонтировать его в штоль-
не 1 сечением около 9 м2 без соору-
жения специальной камеры. Четыре
регулируемые по высоте опоры 3
и рычаг укладки элементов обделки 4
обеспечивают механизированную
сборку прорезных колец 5 и после-
дующую проходку тоннеля диамет-
ром от 5,5 до 7,9 м.
Проходка тоннеля. Все работы в
забое выполняют с выдвижных плат-
форм, которыми оборудован уклад-
чик обделки. Грунт в забое разра-
батывают отбойными молотками или
буровзрывном способом, обуривая
забой с площадок укладчика элект-
росверлами или ручными бурильны-
ми молотками. Крепление выработ-
ки производят по утвержденному
паспорту. Кровлю крепят марчева-
65
Рис. 1.72. Схема монтажа прорезных колец обделки из штольни укладчиком БТУ
нами — досками толщиной 40—
50 мм, которые в глинистых грун-
тах опирают одним концом на на-
ружную поверхность обделки, дру-
гим — на грунт в забое, а в скаль-
ных грунтах укладывают по инвен-
тарным металлическим кронштейнам
/ (рис. 1.73). Кронштейны крепят
болтами к торцовому ребру каждого
элемента в верхней части кольца
обделки. При соответствующем осна-
щении укладчика выдвигают смонти-
рованные на нем защитные козырь-
ки. Лоб забоя крепят досками 2
или металлическими сетками в рам-
ках. Доски или рамки закладывают
за металлические трубы 3 диамет-
ром 125—150 мм, которые распо-
лагают горизонтально на расстоянии
h друг от друга (1,2—1,5 м). Выд-
вижные концы труб заводят в лунки,
устроенные в боках выработки, и рас-
крепляют распорками в торцы ранее
уложенного кольца обделки. До-
полнительно трубы прикрепляют к
забою стальными штырями 5, заде-
Рис. 1.73. Схема крепления забоя при проходке тоннеля сплошным забоем с возведением
сборной обделки
66
.данными в лоб забоя, и деревян-
ными клиньями 4 распирают на
них доски крепи или рамки.
Взорванный грунт грузят в ваго-
нетки породопогрузочной машиной,
тип которой определяют в зависи-
мости от требуемой производитель-
ности, диаметра тоннеля и вида
тоннельного транспорта. Работы по
монтажу сборной обделки укладчи-
ком по нагнетанию растворов за
обделку и ее гидроизоляции ведут
в соответствии с приемами и прави-
лами, описанными ниже в пп. 2.4
и 2.5.
Способ сплошного забоя с возве-
дением сборной обделки следует
рассматривать как основной при
сооружении перегонных и станцион-
ных тоннелей метрополитена в устой-
чивых грунтах. Большинство пере-
гонных тоннелей, строящихся закры-
тым способом в устойчивых грунтах,
сооружают проходческими комплек-
сами КМ-14 Гп или АБТ-5,5.
Комплекс АБТ-5,5 предназначен для
сооружения тоннелей в скальных
грунтах. Цикл работ начинают с
обуривания забоя самоходной высо-
копроизводительной гидрофициро-
ванной буровой кареткой 1 типа
БКГ-2 или БУР-2Б (рис. 1.74, а). Ка-
ретка позволяет бурить шпуры диа-
метром 42 мм глубиной до 2,8 м в
грунтах с коэффициентом крепости
/<16. На время обуривания забоя
укладчик обделки 5, оснащенный за-
щитой от взрыва, откатывают от за-
боя. Металлоконструкция укладчика
позволяет пропускать под ней само-
ходную буровую каретку. Взорван-
ный грунт грузят в вагонетки по-
родопогрузочной машиной 5 типа
1-ППН-5 (рис. 1.74, б). После
окончания погрузки грунта укладчик
подкатывают к забою и с помощью
рычага 2 ведут монтаж очередного
кольца обделки. Буровая каретка,
породопогрузочная машина, уклад-
чик обделки и вагонетки пере-
двигаются по рельсам, уложенным
на сочлененной платформе 6. Секции
платформы поочередно подтягивают
к забою гидроцилиндрами передви-
жения. В конце комплекса установ-
лена технологическая тележка 4
Рис. 1.74. Схема сооружения перегонного тоннеля в скальных грунтах механизированным
комплексом АБТ-5,5
3*
67
с нагнетателями раствора за обделку
и платформа 7 со стрелочным пере-
водом. Агрегат обслуживает бригада
из 6 чел. (бурильщик и его помощ-
ник, два проходчика, машинист ук-
ладчика и нагнетальщик). Темп про-
ходки в грунтах с коэффициентом
крепости, равным 7, при глубине бу-
рения 2,75 м достигает 110—120 м
в месяц.
В грунтах с коэффициентом кре-
пости не более 4 целесообразно рас-
смотреть возможность замены буро-
вой каретки и породопогрузочной
машины агрегата на комбайн со стре-
ловым исполнительным органом типа
4ПП-2.
Для сооружения тоннелей большо-
го диаметра (8,5—10,2 м) предназна-
чены комплексы КМ-15Гп и
КМ-ЗбГп.
1.11.	СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ БОЛЬШОГО
СЕЧЕНИЯ
К тоннелям большого сечения от-
носятся выработки с площадью
поперечного сечения 100 м2 и более,
а также подземные камеры различ-
ного назначения объемом 1000 м3 и
выше.
Выработки большого сечения в на-
стоящее время широко используются
при строительстве гидротехнических
тоннелей, подземных машинных зда-
ний гидравлических, атомных и гид-
роаккумулирующих электростанций,
многополосных автодорожных и
двухпутных железнодорожных тон-
нелей, односводчатых станций метро-
политенов, подземных складов, хра-
нилищ, убежищ, а также подземных
сооружений специального назначе-
ния.
Из условий устойчивости выработ-
ки большого сечения располагаются,
как правило, в крепких скальных
грунтах. В связи с этим тоннели и
камеры большого сечения разраба-
тываются $ основном с использо-
ванием буровзрывных работ следую-
щими способами: уступным, оперто-
го свода, опорного ядра. Примени-
тельно к выработкам большого сече-
68
ния указанные способы имеют ха-
рактерные особенности, заключаю-
щиеся в разбивке поперечного се-
чения выработки на минимальное
число элементов, что требует приме-
нения нескольких иных технологичес-
ких методов строительства. Разра-
ботка грунта каждого элемента вы-
работки, имеющей максимально воз-
можные для данных условий разме-
ры, осуществляется способом сплош-
ного забоя. Последовательность раз-
работки поперечного сечения соору-
жения устанавливается в зависимос-
ти от его размеров и конкретных
инженерно-геологических условий. В
качестве крепи в трещиноватых грун-
тах используют анкеры, набрызг-
бетон и их сочетания. В грунтах
средней крепости применяют метал-
лическую арочную или многоуголь-
ную рамную крепь. В сильнотрещи-
новатых грунтах возможно использо-
вание опережающих анкеров длиной
до 10 м в сочетании с металличес-
кими арками, а также комбиниро-
ванной крепи, когда под защитой
покрытия из набрызгбетона произ-
водят цементацию окружающего вы-
работку горного массива. Кроме того,
применяют проходку тоннелей с креп-
лением по методу Бернольда
(рис. 1.75). Сущность этого метода
состоит в возведении жесткой арми-
рованной бетонной крепи толщиной
0,20—0,30 м сразу же вслед за про-
ходкой забоя с использованием
специальных опалубочно-арматур-
ных щитов /, представляющих со-
бой гибкие перфорированные метал-
лические конструкции различных
размеров и форм, соединяемых меж-
ду собой внахлестку с помощью тяг 3
и закладываемых за монтажные ар-
ки 2. Пространство между опалубоч-
ными щитами и грунтом заполняется
пластичным бетоном 4, что дает воз-
можность быстрого создания ин-
дустриальной несущей армирован-
ной (щиты работают в качестве
арматуры) бетонной/крепи даже в
слабых грунтах непосредственно у
забоя.
Наиболее широкое распростране-
ние при проходке тоннелей боль-
Рис. 1.75. Схема крепления тоннельной выработки по методу Бернольда
шого сечения получил уступный
способ, при котором выработки се-
чением около 100 м2 и высотой
более 10 м разделяются на отдельные
участки, разрабатываемые последо-
вательно.
В скальных монолитных грунтах
способом сплошного забоя разраба-
тываются обычно выработки сечени-
ем 100—130 м2 и только в наиболее
благоприятных условиях площадь се-
чения таких выработок может дости-
гать 160 м2. При этом ширина
(пролет) выработок обычно не пре-
вышает 20 м.
Проходку с боковыми или верх-
ними уступами целесообразно при-
менять при пролете выработок более
20 м. В этом случае сначала раз-
рабатывают центральную часть, а
затем дорабатывают оба боковых
уступа, что позволяет более целе-
сообразно использовать буровое и
проходческое оборудование и со-
кратить количество взрывчатых ве-
ществ за счет появления дополни-
тельных плоскостей обнажения. При
значительной длине тоннелей раз-
работку сечения начинают с проход-
ки опережающей штольни, которая
располагается либо по оси тоннеля,
либо сбоку и проходится сразу на
всю длину. В этом случае, несмотря
на некоторое удорожание проходчес-
ких работ, появляется возможность
проведения более тщательной геоло-
гической разведки по трассе тоннеля,
улучшаются условия вентиляции и
расширяется фронт работ.
При проходке с нижним усту-
пом в первую очередь сразу на
всю длину сооружения разрабаты-
вается верхняя сводчатая часть се-
чения (калотта), после чего бето-
нируется свод, который опирается пя-
тами на грунт, и разрабатывается
послойно нижний уступ, причем вы-
сота каждого слоя по Правилам
техники безопасности не должна
превышать более чем в 1,5 раза
максимальную высоту копания экс-
каватора. Как показывает практика
подземного строительства, обычно
высота слоя уступа составляет около
8—10 м, но не более 15 м. Для
проходки каждого слоя организуют
самостоятельный горизонтальный
подход, а при значительной длине
сооружения (100 м и более) вместо
подходов к каждому горизонту
(слою) применяют наклонные съез-
ды, размещаемые в пределах самого
сооружения. Способом нижнего усту-
па в Советском Союзе построено
большинство крупных транспортных
(сечением более 100 м2) и гидро-
технических тоннелей (Нурекская,
Ингурская, Хантайская и другие
ГЭС), а также камер и подземных
сооружений специального назначе-
ния. Способ нижнего уступа дает
возможность быстрого закрепления
свода, что обеспечивает безопасность
работ по разработкё уступов и сов-
мещение по времени процессов бу-
рения и погрузки грунта. Эти дос-
тоинства обеспечивают высокие тем-
пы проходки.
69
В нарушенных трещиноватых грун-
тах (f^3) при сооружении тонне-
лей большого сечения успешно при-
меняется способ опертого
с’вода. В зависимости от длины
тоннеля могут быть применены две
схемы организации работ по этому
способу. Для тоннелей длиной до
300 м, проходимых в неводоносных
грунтах, применяется одноштольне-
вая схема (рис. 1.76, а), а для тон-
нелей длиной более 300 м и в водо-
носных грунтах двухштольневая
схема (рис. 1.76, б).
В случае когда пролет выработки
превышает 20 м, а также в скальных
нарушенных и слабых грунтах раз-
работку верхней (подсводовой) час-
ти осуществляют с помощью контур-
ной прорези, которую проходят в
несколько приемов. Использование
контурной прорези при проходке
верхней части выработки обеспечи-
вает большую устойчивость крепи
при минимальной высоте закрепляе-
мого пространства.
В достаточно устойчивых грунтах
средней крепости при сооружении
выработок пролетом более 20 м мо-
жет применяться способ опор-
ного ядра, который по своим
технико-экономическим показателям
в данном случае успешно конкури-
рует с другими способами проход-
ки. Эффективность этого способа до-
стигается тем, что разработка основ-
ного объема грунта, приходящегося
на центральную часть (ядро) выра-
ботки, производится с помощью вы-
сокопроизводительных средств ме-
ханизации.
Рис. 1.76. Схемы проходки тоннелей большого
сечения способом опертого свода (цифрами
показана последовательность выполнения ра-
бот)
Наряду с применением классичес-
кой схемы сооружения выработок
большого сечения способом опорно-
го ядра возможны и модификации
этого способа (см. п. 5.2.2).
1.12.	ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТ
ПО СООРУЖЕНИЮ МОНОЛИТНОЙ
БЕТОННОЙ ОБДЕЛКИ
Возведение обделки является важ-
нейшим видом работ при строитель-
стве тоннелей. Эти работы во многом
определяют скорости проходки и сро-
ки строительства тоннеля, долговеч-
ность и надежность сооружения, его
эксплуатационные качества.
В большинстве случаев при соору-
жении тоннелей горным способом в
качестве материала обделок исполь-
зуют монолитный бетон и набрызг-
бетон. Реже применяют монолитные
железобетонные обделки: преиму-
щественно при строительстве тонне-
лей на участках со значительным
горным давлением, в районах сейс-
мичностью 7 баллов и более, а также
при креплении выработок большого
пролета.
Широкое применение монолитного
бетона объясняется его достоинства-
ми как строительного материала.
Бетон является прочным, долговеч-
ным и огнестойким материалом,
который изготавливают из местных
материалов (песок, щебень), не тре-
бующих дальних перевозок. Пластич-
ное состояние бетона в момент ис-
пользования дает возможность при-
менять его в конструкциях любой
формы и размеров при возведении
тоннельной обделки по частям по
мере раскрытия поперечного сече-
ния выработки в слабых грунтах,
а также при устройстве сложных
сопряжений выработок (околост-
вольный двор, камеры съездов, со-
пряжение тоннеля со штольнями и
т. п.).
Разновидностью монолитного бе-
тона является набрызгбетон. Обдел-
ки из набрызгбетона целесообразны
в прочных однородных грунтах, не
имеющих ярко выраженных наруше-
70
ний, а также в сухих или слабо-
влажных грунтах.
Обделки тоннелей возводят из
бетона с марками по прочности М200
и М400. В зависимости от клима-
тических и гидрогеологических усло-
вий района расположения тоннеля
дополнительно устанавливают марку
бетона по морозостойкости (не ниже
МрзЗОО) и по водонепроницаемости
(не ниже В6).
Состав бетонной смеси следует вы-
бирать для каждого конкретного
участка тоннеля в соответствии с
требованиями, предъявляемыми к
материалу обделки.
Залогом получения в обделке
бетона высокого качества является
обязательное выполнение технологи-
ческих требований к бетонной смеси,
к которым в первую очередь следует
отнести достаточную подвижность,
допускающую без расслоения тран-
спортировку смеси на требуемое рас-
стояние и любое число перегрузок,
предусмотренных методами работ;
удобоукладываемость, обеспечи-
вающую без расслоения распределе-
ние смеси в опалубке любых конфи-
гураций, размеров и объема; фор-
муемость, позволяющую без расслое-
ния уплотнять смесь выбранными
средствами до заданной степени
плотности.
Необходимые свойства смеси и
высокое качество затвердевшего бе-
тона могут быть достигнуты при
использовании обычного портландце-
мента с введением в смесь спе-
циальных добавок — уплотняющих
(водорастворимая полиамидная смо-
ла № 89, жидкое стекло), пласти-
фицирующих (триполифосфат нат-
рия, сульфитно-дрожжевая бражка)
и воздухововлекающих (смола ней-
трализованная воздухововлекаю-
щая, синтетическая поверхностно-ак-
тивная добавка). Наибольшего эф-
фекта достигают введением комплек-
сной добавки, содержащей в опре-
деленном сочетании несколько из
перечисленных веществ.
Высокое качество изготавливаемой
смеси — обязательное, но не единст-
венное условие получения в конст-
рукции однородного бетона с задан-
ными свойствами. Необходимо также
соблюдать определенные условия на
всех этапах бетонных работ: транс-
портировку смеси в установленные
сроки без расслоения, укладку смеси
за опалубку с заданной начальной
температурой, тщательное уплотне-
ние и сокращение до минимума
протяженности рабочих швов, обес-
печение нормальных условий твер-
дения и в первую очередь темпера-
турного режима. Здесь могут быть
рекомендованы мероприятия, суть
которых сводится к следующему.
Если бетонные работы при темпера-
туре воздуха выше +5 °C произ-
водят обычными методами, то при
температуре воздуха в тоннеле от
4-5° до —5 °C надо использовать
подогрев бетонной смеси. При этом
начальную температуру подогрева
(при выгрузке из бетонной уста-
новки в транспортный сосуд) уста-
навливают теплотехническими вы-
числениями с таким расчетом, чтобы
в процессе транспортировки не до-
пускалось ее остывание ниже +5 °C.
В то же время подогрев бетонной
смеси не должен превышать +35 °C,
чтобы не допустить быстрого ее
схватывания.
При температуре воздуха в вы-
работке ниже —5 °C целесообразно
на участке бетонирования подогре-
вать воздух и грунтовый массив.
Для этого участок ограждают от
остальной части выработки шторны-
ми завесами и подают подогретый
воздух по утепленному воздуховоду,
отделенному от общей вентиляцион-
ной сети. В выработках, пройден-
ных в многолетнемерзлых грунтах,
не теряющих устойчивости при от-
таивании массива, воздух можно
прогревать от О0 до +5 °C. Если
же при оттаивании грунта возможны
вывалы и обрушения, то воздух дос-
таточно прогреть от —5° до —1 °C,
а температура бетонной смеси в мо-
мент укладки должна быть не более
О °C. Для того чтобы обеспечить
нормальное твердение бетона в этих
условиях, в бетонную смесь вводят
противоморозные комплексные до-
71
бавки, содержащие поташ, нитрит
натрия или этиленгликоль.
Общая схема организации работ
по возведению тоннеля должна пре-
дусматривать места расположения
бетонных узлов или заводов, способы
и средства доставки бетонной смеси,
последовательность выполнения про-
ходческих и бетонных работ, оче-
редность бетонирования элементов
обделки, отставание обделки от за-
боя, основные механизмы и обо-
рудование, обеспечивающие четкую
работу всех звеньев технологической
цепи.
Бетонную смесь приготавливают в
зависимости от объемов и харак-
тера работ на централизованных бе-
тонных заводах, на стационарных
или передвижных бетоносмеситель-
ных установках. Располагают их в
непосредственной близости от порта-
лов, штолен или стволов.
Транспортируют смесь к месту ук-
ладки, как правило, специализиро-
ванными средствами транспорта. Це-
лесообразность того или иного вида
транспорта определяют местными ус-
ловиями и экономическим сравне-
нием. При этом должно быть учтено,
что продолжительность перемещения
бетонной смеси с момента выгрузки
из бетономешалки до загрузки в бе-
тоноукладочную машину не должна
превышть 60 мин.
В некоторых случаях целесообраз-
но загружать большегрузные ваго-
ны или передвижные бетоноукладоч-
ные машины непосредственно в тон-
неле, используя трубы, проложенные
в стволе. При благоприятном релье-
фе земной поверхности еще большего
эффекта можно достигнуть, опуская
бетонную смесь в тоннель по тру-
бам через скважины, пробуренные в
непосредственйой близости от места
укладки бетона.
1.13.	БЕТОНИРОВАНИЕ ОБДЕЛОК
В НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ
Ранее при рассмотрении способов
сооружения тоннелей в слабых не-
устойчивых грунтах (см. п. 1.8)
72
было сказано, что последователь-
ность бетонирования обделки или от-
дельных ее элементов в таких ус-
ловиях строго определена принятым
способом сооружения тоннеля. В на-
стоящем разделе мы рассмотрим осо-
бенности бетонных работ как общие
для этих способов, так и присущие
каждому из них в отдельности.
Совмещение бетонных и проход-
ческих работ на достаточно узком
фронте, загруженность немногочис-
ленных транспортных линий, обслу-
живающих проходческие операции, а
также наличие загромождающих вы-
работку элементов крепи при воз-
ведении обделки в слабых грунтах
ограничивают механизацию бетон-
ных работ, делают их трудоемкими
и продолжительными во времени.
В этих условиях бетон укладывают
вручную (реже с помощью ленточ-
ного транспортера) небольшими пор-
циями по мере удаления элемен-
тов временной крепи. Смесь подают
в опрокидывающихся вагонетках-
бетоновозках вместимостью 0,5—
1,0 м3.
Работы по бетонированию свода
обделки особенно сложны и трудо-
емки при деревянной временной кре-
пи калотты. Это обусловлено необ-
ходимостью многократных перекреп-
лений как при установке опалубки,
так и в процессе укладки бетона.
Перекрепление в процессе установки
опалубки выполняют для того, чтобы
передать давление грунта с времен-
ной крепи на кружала опалубки.
Перекрепление в процессе укладки
бетона необходимо при удалении
элементов временной крепи, попа-
дающих в проектное сечение обдел-
ки. Особенность этих работ заклю-
чается в том, что при их выпол-
нении нельзя допустить ослабления
установленных при проходке элемен-
тов временной крепи. Поэтому пе-
рекрепление производят с большой
осторожностью и тщательностью в
соответствии с отработанными на
практике правилами и приемами.
Рассмотрим последовательность бе-
тонирования свода тоннеля при дере-
вянной временной крепи калотты
3
Рис. 1.77. Схема бетонирования свода тоннеля при деревянной временной крепи калотты
(рис. 1.77). После раскрытия калот-
ты в промежутках между крепеж-
ными фермами выставляют кружала
1 опалубки, изготовленные, как пра-
вило, из дощатых косяков. Для
большей оборачиваемости иногда
применяют разборные металлические
кружала из прокатного профиля.
Необходимую прочность, жесткость и
неизменяемость опалубки под воз-
действием технологических нагрузок
и горного давления обеспечивают
подкружальной крепью из бревенча-
тых прогонов и стоек 2. Смежные
кружала раскрепляют системой про-
дольных связей. Нагрузка от гор-
ного давления передается на кру-
жальные ребра посредством надкру-
жальных «мальчиков» 3 — коротких
отрезков бревен, загоняемых в рас-
пор между кружалами и верхними
прогонами-лонгаринами 4. Это дает
возможность по мере бетонирования
свода снимать стойки 5 веерной
крепи калотты.
Перед началом укладки бетон-
ной смеси выверяют проектное по-
ложение кружал (правильно уста-
новленная опалубка должна обеспе-
чить точность внутренних размеров
обделки после раскружаливания до
±50 мм), проверяют надежность
крепления опалубки, рабочих под-
мостей и настилов.
Укладку смеси ведут симметрично
с двух сторон от пяты к замку
по всему кольцу радиальными слоями
толщиной 20—30 см. При наличии
течей воду отводят с помощью
дренажных трубок. Перерыв в уклад-
ке отдельных слоев бетонной смеси
при нормальных условиях тверде-
ния (температуре 15—20 °C) не дол-
жен превышать 2 ч.
По мере укладки бетона над-
кружальные «мальчики» и верхние
лонгарины удаляют. В тех случаях,
когда их удаление связано с опас-
ностью обрушения кровли, лонгари-
ны при раскрытии калотты распо-
лагают за проектными очертаниями
конструкции и при бетонировании
оставляют за обделкой.
Замыкают свод, устанавливая дос-
ки опалубки короткими звеньями
между смежными кружалами и ук-
ладывая бетонную смесь наклонны-
ми слоями «на себя».
В процессе бетонирования необ-
ходимо вести непрерывные наблю-
дения за состоянием опалубки и
крепи. В случае деформации или
смещений отдельных элементов опа-
лубки или крепи следует немедлен-
но принять меры к их устране-
нию, а при необходимости — времен-
но прекратить работы по бетониро-
ванию на этом участке. Свод рас-
кружаливают только после набора
бетоном проектной прочности, так
как сразу после раскружаливания он
должен воспринять полное расчетное
горное давление.
Бетонирование стен обделки в
выработке, пройденной в слабых не-
устойчивых грунтах—менее сложная
операция; чем бетонирование свода.
Однако и здесь существуют приемы
и правила, присущие определенному
способу сооружения тоннеля в таких
73
грунтах. Так, при способе опертого
свода стены обделки возводят корот-
кими участками (не более 0,5
кольца), соблюдая определенную
схему (см. рис. 1.54), которая поз-
воляет исключить смещение пят ра-
нее возведенного свода. С этой же
целью бетонирование стен приоста-
навливают на 2 сут, не доходя до
пят свода на 300—400 мм. В тече-
ние этого времени происходит интен-
сивная усадка бетона. Затем зазор
заполняют жестким бетоном с тща-
тельным трамбованием и через труб-
ки, заложенные в стене, нагне-
тают цементный раствор.
При сооружении тоннеля способом
опорного ядра стены обделки бето-
нируют в штольнях, как правило,
в несколько ярусов. При достаточной
толщине стен и пролета штольни бе-
тонирование ведут одновременно с
проходкой на некотором расстоянии
от забоя. При незначительной толщи-
не стен их бетонируют после про-
ходки штольни, заполняя ее сечение
бетоном с укладкой «на себя».
Остающиеся не заполненные бето-
ном пространства штольни забучи-
вают насухо. Стены второго, а при
необходимости и третьего ярусов
бетонируют после того, как бетон
в нижележащих штольнях достигнет
25 % проектной прочности.
Обратный свод бетонируют, как
правило, в последнюю очередь. Для
предотвращения сдвига стен в выра-
ботку бетонную смесь укладывают
в поперечные траншеи шириной не
более половины кольца обделки.
1.14.	БЕТОНИРОВАНИЕ ОБДЕЛОК
В УСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ
Виды опалубок. Проходка тонне-
лей в устойчивых скальных грунтах
с поточной схемой развертывания ра-
бот по длине выработки и приме-
нением контурной крепи открывает
широкие возможности механизации
бетонных работ при возведении об-
делки из монолитного бетона. Реали-
зуются эти возможности при исполь-
зовании инвентарных металлических
74
опалубок, высокопроизводительного
бетоноукладочного оборудования и
средств доставки бетонной смеси.
Конструкция инвентарной метал-
лической опалубки, ее размеры и
форма поперечного сечения опре-
деляются формой и размерами по-
перечного сечения тоннеля, способом
его сооружения, последователь-
ностью выполнения проходческих и
бетонных работ, видом и габарита-
ми внутритоннельного транспорта.
Существующие виды инвентарных
опалубок позволяют возводить об-
делку как на полное сечение тонне-
ля, так и на неполное — при раздель-
ном бетонировании свода и стен.
Опалубки подразделяют на разбор-
но-переставные и передвижные.
Разборно-переставные
опалубки изготавливают из ин-
вентарных металлических, деревян-
ных или комбинированных щитов,
которые закрепляют в соответствии
с проектным контуром обделки на
кружалах или стационарных кон-
струкциях. Такие опалубки приме-
няют для возведения элементов об-
делки (как правило, стен) в тон-
нелях, сечение которых разрабаты-
вают способом нижнего уступа или
по частям; для бетонирования от-
дельных изолированных участков
(камер, ниш и т.* п.); для бетони-
рования обделки значительной тол-
щины в коротких выработках про-
летом более 15 м, в которых пе-
редвижные опалубки получаются
громоздкими и дорогостоящими.
При бетонировании свода в боль-
шепролетных выработках неболь-
шой длины, пройденных в устой-
чивых грунтах, можно использовать
подвесную металлическую опалубку.
Щиты такой опалубки закрепляют
на анкерах, оставляя зазор между
ее внешним очертанием и контуром
выработки, равный толщине обделки.
В ряде случаев при проходке
в слабоустойчивых скальных грун-
тах целесообразно применять опа-
лубку, обшивка которой после бето-
нирования остается элементом обдел-
ки. Примером такого решения может
служить крепь Бернольда.
Постоянные, как правило, размеры
внутреннего сечения транспортных
тоннелей по всей длине или на
значительном протяжении создают
благоприятные условия для приме-
нения передвижных инвен-
тарных опалубок.
Для удобства перемещений, об-
легчения установки на месте бето-
нирования и последующего раскру-
жаливания такую опалубку изготав-
ливают в виде одной или несколь-
ких секций. С помощью специаль-
ных устройств эти секции можно не-
зависимо одна от другой раскру-
жаливать, перемещать вдоль тоннеля
и устанавливать на очередном участ-
ке бетонирования. Передвижную
опалубку, которая позволяет меха-
низировать эти процессы, называют
механизированной.
В транспортном тоннелестроении
применяют следующие виды меха-
низированных передвижных опалу-
бок, различая их по способу переме-
щения и характерным конструктив-
ным признакам: сборно-разборную;
шарнирно-складывающуюся; само-
ходную портального типа.
Сборно-разборная механизиро-
ванная опалубка (рис. 1.78) сос-
тоит из отдельных стальных ко-
робчатых сегментов — тюбингов 1,
которые соединяют болтами в секции
длиной /с= 1-4-1,5 м. Монтаж и де-
монтаж секций такой опалубки произ-
водят рычажным перестановщиком-
эректором 2. Проектное положение
опалубки фиксируют анкерами 3.
При строительстве однопутных же-
лезнодорожных тоннелей с обделкой
подковообразного очертания исполь-
зуют сборно-разборную опалубку ти-
па МО (ИО)-18; для обделки
с круговым сводом и прямолиней-
ными стенами — опалубку МО-5. В
последние годы разработана и вне-
дрена при строительстве автодорож-
ных и двухпутных железнодорожных
тоннелей сборно-разборная опалубка
МО-21 для бетонирования больше-
пролетных выработок. Опалубка сос-
тоит из 12 секций длиной по 1,5 м
каждая. Рычажный перестановщик
опалубки выполнен в виде жесткой
металлической рамы, которая пере-
мещается по рельсам, уложенным в
основании выработки.
Основным достоинством сборно-
разборной механизированной опа-
лубки является возможность непре-
рывного бетонирования обделки за
счет перемещения элементов опалуб-
ки с участка затвердевшего бетона
под ранее установленными секциями
по направлению к забою.
Незначительная длина секций поз-
воляет применять такие опалубки
Рис. 1.78. Сборно-разборная опалубка
75
при проходке тоннелей в слабо-
устойчивых грунтах, производя бето-
нирование обделки в непосредствен-
ной близости от забоя. Недостатком
сборно-разборной опалубки является
значительный объем работ по мон-
тажу и демонтажу секций. Боль-
ших затрат труда и времени требу-
ет установка анкеров и распорок
для фиксации опалубки в проект-
ном положении. Например, демонтаж
и монтаж шести секций опалуб-
ки МО-18 бригада иг, 5 чел.
производит за пять шестичасовых
смен.
Передвижная механизированная
шарнирно-складывающаяся опалуб-
ка (рис. 1.79) сохраняет преиму-
щества сборно-разборной, обеспечи-
вая возможность непрерывного бе-
тонирования по направлению к за-
бою, но выполненная из цельных
секций большой длины (/с=34-12м),
существенно сокращает время на
ее перестановку. Каждая секция опа-
лубкг состоит из нескольких эле-
ментов /, соединенных шарнирами 2,
что позволяет складывать дальнюю
от забоя секцию опалубки (см. штри-
ховой контур на рис. 1.79) и пе-
ремещать ее вдоль тоннеля под
ранее установленными секциями-. Все
секции перемещают одной монтаж-
ной самоходной тележкой 3 на рель-
совом ходу. Отрывают опалубку от
бетона, складывают секции опалубки
и устанавливают их на новом мес-
те гидроцилиндрами 4 и лебедка-
ми 5. Применение такой опалуб-
ки эффективно при значительном
удалении от забоя (150 м и более).
В отечественном тоннелестроении
используют шарнирно-складываю-
щуюся опалубку МО-2, предназна-
ченную для сооружения однопутных
железнодорожных тоннелей, и МО-1
— для бетонирования обделок авто-
дорожных тоннелей.
Самоходная > механизированная
опалубка портального типа состоит
из нескольких секций небольшой
длины (/с=3-?5 м) или одной длин-
номерной (/с = 12-?15 м). Каждая
секция опалубки смонтирована на
жесткой самоходной раме порталь-
76
ного типа и имеет возможность
небольших радиальных смещений
(80—150 мм), достаточных для отры-
ва от затвердевшего бетона.
На рис. 1.80 показана трехсек-
ционная самоходная опалубка пор-
тального типа ОПС-62, предназна-
ченная для возведения монолитной
бетонной обделки однопутных- же-
лезнодорожных тоннелей.ф Каждая
секция трехсекционной опалубки сос-
тоит из двух створок /, которые
опираются на портальную тележку
2, установленную на рельсовом
пути. Секции отрывают от бетона,
начиная с ближней к забою, боко-
выми и верхними механизмами от-
рыва 3, снабженными гидроцилинд-
рами. Передвигают их в том же по-
рядке путем последовательных пе-
ремещений на 1,5 м двумя пара-
ми гидроцилиндров 4. Для полной
передвижки опалубки цикл повторя-
ют трижды.
При сооружении Байкальского и
Северо-Муйского тоннелей на БАМе
бетонирование обделки велось одно-
секционной самоходной механизиро-
ванной опалубкой японской фирмы
«Сага-Когио» (рис. 1.81). Секция
опалубки длиной /с = 12 м состоит
из сводового элемента 2 и двух бо-
ковых элементов /, соединенных шар-
нирами. Секция смонтирована на
фермах 3, расположенных в два
яруса и закрепленных по торцам
на самоходных портальных тележ-
ках 4.
Применение самоходных перед-
вижных опалубок портального типа,
обладающих высокой жесткостью
существенно сокращает затраты тру-
да и времени на выполнение опе-
раций, связанных с перемещением
и установкой опалубки в проектное
положение. На операции по отрыву
от бетона, перемещению и уста-
новке «под бетон» односекционной
опалубки длиной 12 м звено из
4 чел. затрачивает от 18 до 24 ч
(включая подготовку рельсового пу-
ти и бетонирование основания об-
делки).
Для бетонирования обделок в
штольнях сечением 18—20 м2 при-
Рис. 1.80. Трехсекционная самоходная опалубка портального типа
Рис. 1.81. Односекционная самоходная опалубка портального типа
Рис. 1.82. Самоходная опалубка ОПК-28
меняют самоходные передвижные
опалубки ОПР-1 и ОПС-16.
Для возведения свода обделки
однопутного железнодорожного тон-
неля предназначена механизирован-
ная опалубка ОПК-28. Опалубка
состоит из двух секций длиной по 9
м каждая (рис. 1.82). Секции пе-
редвигают по рельсовому пути 1 с
помощью рельсового захвата 2.
Сегменты 5 опалубки отрывают от бе-
тона гидроцилиндрами 3 и механиз-
мом отрыва 4, расположенным в
замке опалубки.
Необходимо отметить, что все при-
меняемые в настоящее время меха-
низированные передвижные опалуб-
ки чрезвычайно тяжелы, метал-
лоемки и дорогостоящи. На 1 м2
наружной поверхности комплекта
сборно-разборной или шарнирно-
складывающейся опалубки прихо-
дится 300—350 кг металла и до 500
кг — на 1 м2 опалубки портального
типа.
Дальнейшее совершенствование
опалубок следует вести по пути
конструктивного их облегчения, за-
мены металла на алюминий, пласт-
массы, стеклопластики и т. п. Имеют-
ся примеры выполнения обшивки из
резинометаллических элементов: для
придания формующей поверхности
проектного очертания в обшивку
нагнетают сжатый воздух и соот-
ветственно для отрыва опалубки
воздух стравливают.
В нашей стране и за рубежом
(США) ведут работы по созданию
скользящей опалубки.
78
Укладка бетонной смеси за опалуб-
ку. Укладку бетонной смеси за опа-
лубку производят механизированным
способом. Для этого используют
бетононасосы и пневматические бе-
тононагнетатели.
В практике тоннельного строитель-
ства предпочтение отдают пневма-
тическому бетоноукладочному обо-
рудованию. Такое оборудование, от-
личаясь простотой управления и
надежностью в эксплуатации, обе-
спечивает высокие темпы бетониро-
вания и требуемое качество бетона
в обделке. Для пневматического наг-
нетания бетонной смеси используют
два вида оборудования: пневмобето-
ноукладчики (ПБУ) и пневмобето-
нонагнетатели типа миксер.
Основными элементами пневмобе-
тоноукладчиков являются нагнета-
тель, бетоновод и ресивер.
Принцип действия нагнетателя
предельно прост и состоит в следую-
щем (рис. 1.83, а). В металличес-
кий резервуар 1, входное отверстие
которого закрывается герметически
крышкой 2, загружают бетонную
смесь 3 и нагнетают сжатый воз-
дух. Смесь выталкивается через
патрубок 4 в бетоновод и подается
к месту укладки.
Бетонная смесь должна иметь
осадку конуса 8—10 см и макси-
мальную крупность заполнителя не
более 1/3 диаметра бетоновода.
Серийно изготавливаемые нагнетате-
ли различных типов по своему
устройству и принципу действия ана-
логичны и отличаются только вме-
стимостью резервуара.
Бетоновод состоит из набора пря-
мых труб и колен с быстро-
разъемными соединениями. Диаметр
труб обычно 150 мм, длина — от
1 до 3 м.
Ресивер вместимостью от 2 до 3 м3
предназначен для исключения рез-
ких колебаний давления в системе
сжатого воздуха.
Как правило, пневмобетоноуклад-
чики комплектуют с различного рода
транспортными и загрузочными уст-
ройствами, образуя механизирован-
ные бетоноукладочные установки
(рис. 1.83, б). В зависимости от
размеров поперечного сечения вы-
работки, для которой предназначена
установка, в ее состав, кроме пнев-
мобетоноукладчика 2 и ресивера 3,
входят платформы или тележки 4,
приемные бункера, разгрузочные
мосты или эстакады, скиповые за-
грузочные устройства 1 или транс-
портеры, приспособления для под-
держания бетоновода и т. п.
При сооружении тоннелей боль-
шого пролета для механизированной
подачи бетонной смеси целесообраз-
но использовать крупногабаритную
бетоноукладочную установку стацио-
нарного типа ПБУ-5А. Установка
включает смонтированные на опор-
ной раме приемный бункер (2 м3),
загрузочный скип (0,5 м3), нагне-
татель (ПН-0,5), ресивер (2 м*)
и насосный агрегат, питающий гид-
роустройства установки; переме-
щают ее либо по подошве выработ-
ки, либо по рельсам. Произво-
дительность установки 10 м3/ч. При
больших объемах бетонных работ
в выработке располагают две такие
установки.
При бетонировании обделки одно-
путных железнодорожных тоннелей,
пройденных на полное сечение, ис-
пользуют самоходные бетоноукла-
дочные установки. Все оборудование,
включающее два нагнетателя, реси-
вер, загрузочные устройства и уст-
ройство, поддерживающее бетоно-
вод, располагается на самоходной
тележке портального типа, под ко-
торой может свободно проходить
тоннельный транспорт.
Для механизированной укладки
бетона за опалубку в штольнях
сечением 16—18 м2 эффективны
бетоноукладочные комплексы, на-
шедшие применение в горнодобываю-
щей промышленности, такие, как
УБМЗ-5, БУК-1 и «Монолит-2» про-
изводительностью от 7 до 10 м3/ч.
В последние годы в отечествен-
ной и зарубежной практике тонне-
лестроения получили распростране-
ние более эффективные бетоноукла-
дочные агрегаты, в которых сов-
мещены функции смесителя, уклад-
чика и средства транспортировки
бетонной смеси. Так, пневмонагне-
татель типа миксер ПБН-3 предназ-
начен для транспортировки бетонной
смеси (с осадкой конуса 8—20 см)
с перемешиванием и подачи ее по
трубам к месту укладки (рис. 1.83, в).
Пневмонагнетатель состоит из ци-
линдрического сосуда 1 емкостью
3 м3, установленного на узкоколей-
Рис. 1.83. Пневмоукдадочное оборудование
79
ной платформе 3 с шириной
колеи 900 мм. Внутри емкости уста-
новлен лопастный вал 2 с электро-
приводом. Пневмонагнетатель типа
миксер перемещают электровозом.
Перед выгрузкой бетона его подклю-
чают к бетоноводу, установленному
на опалубке, к магистральной ли-
нии сжатого воздуха и к силовому
электрокабелю. Время выгрузки 4
мин. Аналогичные по конструкции
нагнетатели могут быть смонтирова-
ны на автомобиле (рис. 1.83, г).
Для достижения высокой произво-
дительности труда и темпов бетони-
рования необходимое для этих целей
оборудование должно быть связано
в единую технологическую цепочку
в соответствии с принятым способом
сооружения тоннеля и комплекто-
ваться с учетом производительнос-
ти, габаритов, вида потребляемой
энергии и т. п.
В большинстве случаев темпы ук-
ладки бетона требуют применения
двух бетоноукладочных машин. Это
целесообразно и для равномерной
загрузки опалубки. Оба бетоновода
монтируют на технологической те-
лежке, которую (если допускает рас-
стояние до забоя) располагают впе-
реди опалубки. Это исключает час-
тую переборку звеньев бетоновода
при ее перестановке. Бетоновод
заводят в заопалубочное простран-
ство через люки в опалубке или с
ее торца с таким расчетом, чтобы
высота падения смеси не превы-
шала 2 м. Бетонную смесь укла-
дывают слоями высотой 20—30 см и
уплотняют глубинными вибраторами
через люки в опалубке. Интенсив-
ность бетонирования должна быть
принята такой, чтобы нижележащий
слой при его перекрытии следую-
щим сохранял способность разжи-
жаться при вибрировании. При дли-
тельном перерыве в бетонировании
возобновить работы можно только
тогда, когда бетонная смесь дости-
гает прочности не менее 1,5 МПа
(15 кгс/см2).
В процессе укладки бетона рабо-
чим запрещается находиться
в заопалубочном пространстве. В
80
случае необходимости нарушить это
правило можно, только получив
разрешение Гостехинспекции. Оче-
редную секцию опалубки можно ус-
танавливать, только выполнив все
работы по закреплению предыдущей
секции. Категорически запрещается
производить работы по пневмотранс-
портировке бетонной смеси при от-
сутствии йли неисправности мано-
метров на всех сосудах и аппаратуре,
находящихся под давлением. Бетоно-
вод должен быть надежно закреп-
лен на всем его протяжении. До
начала работы его испытывают
нагнетанием воды под давлением,
в 1,5 раза превышающим рабочее.
В процессе работы соединения труб
бетоновода могут ослабнуть, поэтому
их периодически (через 2—3 ч)
следует подтягивать. При устране-
нии неисправностей оборудования и
ликвидации пробок в бетоноводах
сжатый воздух в них должен быть
удален. При значительном уровне
шума в тоннеле от работы ме-
ханизмов и оборудования, а также
при отсутствии видимости между
операторами бетоноукладчика и бе-
тонщиками должна быть оборудова-
на световая и звуковая сигнализа-
ция.
В процессе бетонирования обделки
ведут контроль за толщиной слоев,
чистотой рабочих швов, уплотнением
бетонной смеси и прочностью бето-
на (по испытаниям образцов). Ре-
зультаты контроля заносят в жур-
нал бетонных работ.
Особого внимания заслуживает
вопрос о продолжительности выдер-
живания бетона в опалубке, по-
скольку этот период существенно
влияет на темпы возведения обдел-
ки, на установление длины участка
бетонирования и необходимого числа
секций передвижной опалубки. Рас-
палубка бетонных конструкций в
крепких устойчивых грунтах в соот-
ветствии с существующими нормами
допускается при достижении бетоном
75 % проектной прочности, т. е. при-
мерно через 12 сут. При исполь-
зовании добавок-ускорителей тверде-
ния бетона этот срок может быть
сокращен до 4—7 сут. Практика
строительства показывает, что и этот
срок при бетонировании выработок,
временно закрепленных арочной, ан-
керной или набрызгбетонной крепью,
является весьма продолжительным,
так как обделка в период раннего
твердения бетона подвергается воз-
действию лишь собственного веса.
Поэтому в скальных грунтах при
соответствующем обосновании в за-
висимости от пролета выработки и
вида временной крепи распалубку
можно производить при достижении
бетоном 30 % проектной прочности,
т. е. через 20—40 ч.
После снятия опалубки поверх-
ность забетонированного участка об-
делки обследуют и обнаруженные
отклонения от проектных и норма-
тивных требований (по форме, шеро-
ховатости и дефектам) устраняют.
Раковины, не заполненные бетоном
полости, «холодные» швы и отслое-
ния бетона заполняют набрызгбето-
ном, уступы и наплывы срубают.
Течи устраняют, пробуривая скважи-
ны и нагнетая в них цементный
раствор.
В лотковую часть обделки бетон-
ную смесь укладывают при плос-
ком лотке — непосредственно из
транспортных средств транспортера-
ми или передвижными распредели-
тельными бункерами с использова-
нием виброреек; при круговом очер-
тании лотка — пневмобетоноуклад-
чиками или ленточными транспорте-
рами с использованием передвижной
опалубки или переставного металли-
ческого шаблона-опалубки.
Организация бетонных работ в
тоннеле. Бетонные работы по длине
тоннеля могут быть организованы по
трем принципиальным технологичес-
ким схемам: последовательной, па-
раллельной и совмещенной. Эти схе-
мы определяют взаимосвязь и оче-
редность выполнения бетонных и
проходческих работ.
При последовательной схеме об-
делку возводят после завершения
проходки выработки по всей длине
тоннеля или на отдельных его
участках; при параллельной — одно-
временно с проходкой выработки
на значительном удалении от забоя;
при совмещенной — непосредственно
вслед за проходкой, совмещая в ра-
бочем цикле проходческие опера-
ции с операциями по бетониро-
ванию обделки.
Работы по той или иной схеме
организуют в соответствии с ин-
женерно-геологическими условиями
и директивными сроками строитель-
ства. Поэтому область целесообраз-
ного применения каждой из этих
схем можно рекомендовать, лишь
рассмотрев их достоинства и недо-
статки.
Последовательная схе-
м а позволяет сосредоточить перво-
начально в выработке высокопроиз-
водительные машины и механизмы
для проходки и временного крепле-
ния выработки, а после окончания
этих работ использовать механизи-
рованные . комплексы для скорост-
ного возведения бетонной обделки.
Такое разделение основных работ
позволяет сократить единовременно
требуемые ресурсы строительства.
Кроме того, в выработке, свобод-
ной поочередно вначале от бетон-
ных, а затем от проходческих ра-
бот, проще организовать бесперебой-
ную работу механизмов, оборудова-
ния и транспортных средств. Все это
позволяет получить высокие скорос-
ти как при проходке выработки, так
и при бетонировании обделки. Вмес-
те с тем из-за последовательного
выполнения этих работ общая про-
должительность строительства тон-
неля может увеличиться.
Практика отечественного тонне-
лестроения позволяет считать, что
последовательная схема целесоо-
бразна при бетонировании выработок
длиной менее 600 м, проходящих
в крепких слаботрещиноватых грун-
тах, при обеспечении их устойчи-
вости надежной временной крепью.
Очевидно, что в тоннеле большой
протяженности можно бетонировать
обделку после окончания проходки
только в том случае, если, усилив
временную крепь, обеспечить устой-
чивость выработки на длительный
81
срок. Это обстоятельство в зна-
чительной степени определяет целе-
сообразность применения последова-
тельной схемы возведения обделки.
Примером, иллюстрирующим целе-
сообразность применения последо-
вательной схемы в благоприятных
инженерно-геологических условиях,
может служить сооружение тоннеля
Флетхед (США). Однопутный желез-
нодорожный тоннель длиной 11,2 км
был пройден способом сплошного за-
боя на всю длину со средней
скоростью 230 м/мес. После окон-
чания проходки возводили обделку
со средней скоростью 1600 м/мес.
Параллельная схема поз-
воляет рассредоточить фронт работ
по длине тоннеля, совмещая по
времени проходческие и бетонные
работы, а следовательно, сократить
сроки строительства, особенно протя-
женных тоннелей. Эту схему неза-
висимо от протяженности выработки
применяют в трещиноватых и нару-
шенных грунтах, когда выработку
нельзя оставить без обделки на дли-
тельное время.
Величина отставания обделки от
забоя зависит от инженерно-геоло-
гических условий, вида временной
крепи, схемы движения транспорта
и размещения проходческого и бетон-
ного оборудования в призабойной
части тоннеля. Обычно это расстоя-
ние принимают равным 100—150 м.
Достаточно надежные системы со-
временной временной крепи во мно-
гих случаях позволяют бетонировать
обделку на расстоянии 600—900 м.
Параллельная схема накладывает
ограничения на габариты применяе-
мого оборудования, которое должно
быть приспособлено для пропуска
транспорта на всем протяжении
строящегося тоннеля. Сложной проб-
лемой при такой схеме является
и развязка транспортных потоков.
При значительном отставании обдел-
ки от забоя (более 300 м) развяз-
ка транспортных потоков может быть
успешно решена, если породу из за-
боя и материалы в забой транспорти-
ровать по боковой штольне через
сбойки в призабойной зоне.
82
Совмещенная схема может
быть принята как вынужденная мера
при проходке выработки любой про-
тяженности в сильнотрещиноватых
грунтах, когда в связи с интен-
сивным нарастанием горного давле-
ния требуется возвести обделку с ми-
нимальным отставанием от забоя.
В этом случае все основные виды
проходческих и бетонных работ вы-
полняют на призабойном участке
протяженностью до 30 м. В неус-
тойчивых скальных грунтах обделку
возводят непосредственно вслед за
проходкой участками, равными двум-
трем длинам г заходки. Выполне-
ние вблизи забоя всего комплекса
работ по сооружению тоннеля услож-
няет организацию производственного
процесса и существенно снижает тем-
пы строительства.
Очередность бетонирования обдел-
ки соблюдают также и по попереч-
ному сечению выработки, и она во
многом зависит от принятых спо-
собов сооружения тоннеля. Так, при
проходке сплошным или уступным
забоем наибольшее распространение
получила схема очередности работ в
два этапа: «свод, стены — лоток».
Последовательность «лоток —
свод, стены» целесообразна при по-
следовательной схеме бетонирова-
ния обделки. При этом варианте
рельсовые пути, уложенные на бе-
тонное основание, и готовые фунда-
менты обделки, обеспечивают точ-
ность и быстроту установки секций
передвижной опалубки.
При уступном способе проходки
тоннеля в слабоустойчивых грунтах
обделку возводят в три этапа по
схеме «свод — стены — лоток». Этим
сокращается время поддержания вы-
работки на временной крепи.
По длине тоннеля бетонирование
обделки ведут отдельными участка-
ми (блоками). При использовании
сборно-разборной или шарнирно-
складывающейся опалубки (рис.
1.84, а) фронт работ по длине
выработки состоит из последователь-
но расположенных к забою участ-
ков: демонтажа секций опалубки
/д; выдерживания бетона в опалуб-
Рис. 1.84. Схемы развертывания бетонных работ по длине тоннеля
ке /в; монтажа опалубки и уклад-
ки бетонной смеси /6; подготовитель-
ных работ /п; размещения бетоно-
укладочного оборудования /0. В этом
случае длину комплекта опалубки
/ко необходимо принять равной
суммарной длине блока бетонирова-
ния и участка выдерживания бето-
на в опалубке:
/к.О =/б “^/в-
При использовании самоходной
опалубки портального типа (рис.
1.84, б) фронт бетонных работ сос-
тоит из участков: монтажа опалуб-
ки, укладки и выдержки бетонной
смеси /б; подготовительных работ
/п; размещения оборудования /0. Дли-
на комплекта опалубки в этом слу-
чае будет равна длине блока бе-
тонирования.
В основе производственного про-
цесса бетонирования лежит циклич-
ная организация работ.
Структуру, продолжительность и
основные параметры цикла уста-
навливают исходя из следующих
положений:
при последовательной схеме бетони-
рования скорость возведения обдел-
ки устанавливается директивными
сроками сооружения тоннеля или
технической возможностью имеюще-
гося на строительстве оборудования;
цикл бетонирования должен обеспе-
чивать непрерывность укладки бето-
на от одного блока к другому;
при параллельной схеме скорость
возведения обделки равна скорости
проходки выработки;
при совмещенной схеме цикл ох-
ватывает полный комплекс техно-
логических операций по сооружению
тоннеля, включая проходческие ра-
боты;
продолжительность цикла должна
включать целое число смен;
звено бетонщиков состоит из 4—
6 чел.
Продолжительность цикла возве-
дения бетонной обделки (стен и сво-
да) на длину одного блока скла-
дывается из времени, необходимого
на выполнение отдельных опера-
ций, ч:
7'б=/п_|_/м +/т+/у+/в,	(1)
где tn — время выполнения подгото-
вительных операций (очистка основания,
установка анкеров для раскрепления
опалубки, бетонирование фундаментов и
основания рельсового пути, укладка пути
и т. п.); tM — время демонтажа, переме-
щения и монтажа опалубки (прини-
мают по техническим характеристикам
опалубки); /т — время установки и сня-
тия торцевой опалубки (/т=3-г-5 ч);
/у — время укладки бетона за опалубку;
/в — время выдержки бетонной смеси в
опалубке до приобретения распалубочной
прочности.
83
В свою очередь время укладки
бетона за опалубку
‘у р ’
где S — прощадь сечения обделки, м2;
k =1,1 4-1,15 — коэффициент, учитываю-
щий отклонение действительного контура
выработки от проектного; Р — эксплу-
атационная производительность бетоно-
укладочной установки с учетом времени
на подготовку ее к работе, переста-
новку бетоновозов, оборачиваемости
транспортных средств и т. п., м3/ч.
Продолжительность цикла можно
сократить, совместив отдельные опе-
рации, входящие в его состав.
Для этого подготовительные ра-
боты, требующие значительных тру-
дозатрат и времени на их выпол-
нение, проводят одновременно либо
с основными операциями по бето-
нированию обделки, либо в период
выдержки бетона в опалубке. На-
пример, при использовании сборно-
разборной или шарнирно-складыва-
ющейся опалубки подготовительные
работы следует выполнять одновре-
менно с операциями по отрыву
опалубки от бетона, по установке
ее и укладке бетона. Такая опалуб-
ка позволяет также сократить про-
должительность цикла за счет време-
ни, необходимого на выдержку бе-
тона (/в). Для этого следует принять
комплект опалубки в 2—3 раза боль-
шей длины, чем длина блока бето-
нирования. При использовании само-
ходной опалубки портального типа
продолжительность цикла можно со-
кратить, если подготовительные опе-
рации выполнять в период выдержки
бетона в опалубке.
Продолжительность цикла Тб при
параллельной схеме бетонирования
устанавливают из условия равенства
скоростей проходческих и бетонных
работ:
1б _ w
Т6 \ ’
отсюда
(2)
где Тп — продолжительность проход-
ческого цикла, ч; 1Г — глубина заход-
ки, м.
Подставив в левую часть выра-
жения (1) значение Тб из формулы
(2), можно установить основные
параметры бетонных работ, соответ-
ствующие заданной скорости проход-
ки выработки.
Для достижения высокой произво-
дительности труда и повышения тем-
пов строительства разработаны тех-
нологические комплексы для возве-
дения обделок горных транспортных
тоннелей. Эти комплексы состоят
из передвижной механизированной
опалубки, бетоноукладочного обору-
дования и средств доставки бетонной
смеси к месту работы. Выбор техно-
логического комплекса механизмов и
оборудования определяется сечением
выработки и условиями проходки.
Рассмотрим схемы механизации бе-
тонных работ, использованные при
бетонировании обделок ряда круп-
ных транспортных тоннелей (Идже-
ванский и Меградзорский железно-
дорожные тоннели на Кавказе, На-
горный и Байкальский железнодо-
рожные тоннели на БАМе, Рок-
ский автодорожный тоннель на Кав-
казе), построенных за период с 1980
по 1985 г.
Примерная организация работ по
возведению обделки (схема «свод —
стены — лоток») при сооружении од-
нопутного железнодорожного тон-
неля уступным способом с исполь-
зованием автомобильного транспор-
та показана на рис. 1.85. Свод
8 бетонируют с помощью механизи-
рованной опалубки 2 (типа ОПК-
28) участками длиной /б. Бетонную
смесь доставляют в автобетоносме-
сителе 5 типа СБ-92 и разгружа-
ют. в загрузочный скип стационар-
ной бетоноукладочной установки 3
(например, ПБУ-5А) и по бетоно-
воду 1 подают за опалубку. В сте-
сненных условиях однопутного тон-
неля бетоноукладочную установку
располагают в специально устроен-
ной нише 4, оставляя пространство
9 для пропуска самосвального авто-
поезда МоАЗ-6401-9585.
84
Рис. 1.85. Технологическая схема бетонирования свода и стен обделки однопутного железно-
дорожного тоннеля с автотранспортировкой бетонной смеси
Стены обделки бетонируют с по-
мощью передвижной стеновой опа-
лубки 6 с длиной секции /б', а
лоток — с помощью опалубки 7. Цик-
лограмма бетонирования свода и
стен при длине комплекта опалуб-
ки 9 м показана на рис. 1.86.
Средние темпы возведения свода
и стен обделки при такой орга-
низации работ составляют соответ-
ственно 3 и 7,2 м в сутки.
Организация работ по возведению
бетонной обделки при сооружении
однопутного железнодорожного тон-
неля способом сплошного забоя
с использованием рельсового тран-
спорта (схема «свод, стены — ло-
ток») показана на рис. 1.87. Стены и
свод обделки возводят, используя
односекционную опалубку 5 порталь-
ного типа с длиной секции /б.
Бетонную смесь доставляют в пнев-
Элемент обдел- ки	Наименование работ	Единица измере- ния	Объем работ	Трудоем- кость, чел-ч	hr	Время производственного процесса, ч	| | 2 ~| J |	4	| 5	|	£	|						
												
П=) е	Подготовка выработки под бетонирование	м2	93,6	7,5								
	Очистка основания для опалубки	м2	72	10,5								
	Укладка направляющих под опалубку	м	У	5,0		,1						
	Передвижка и установка опалубки	Сек- ция	1	18,7		и J	'1					
	Установка торцевой опалубки	м2	7,0	7,6				'7				
	Укладка бетона за опалубку	• м3	63,0	61,6							7	
												
	Сборка иразборка бетоновода	м	25	10,8							у	 £ м
	Вспомогательные работы	—	—	—	"'"7							
												
Стена	Укладка и разборка рельсового пу- ти под опалубку	м	90	9,9								
	Перестановка опалубки	сек- ция	1	17,6								
	Сборка и разборка бетоновода	м	30	12,9								
	Устройство торцевой опалубки	м2	6,6	7,3			л					
	Укладка бетона за опалубку	м3	59,0	39,2						1		
												
	Вспомогательные работы	—	—	—						....		
Рис. 1.86. Циклограмма на возведение бетонного свода и стен однопутного железнодорожного
тоннеля с применением бетоноукладочной установки типа ПБУ-5А (цифрами указано число
рабочих, выполняющих операцию)
85
Рис. 1.87. Технологическая схема бетонирования обделки однопутного
тоннеля с рельсовой транспортировкой бетонной смеси
железнодорожного
Наименование работ	Единица .измере- ния	Объем работ	Трудо- емкость чел.-ч	время производственного процесса, ч													
				1 - 1	1 i 1,	1 1 г 1	। । 8 2	1 1 9 J	1 1 0 J	1 1 6 9	1 1 2 9	1 1 8 5	1 1 9 6	0 6.	6 7	1	1 г 7,	8
Отрыв опалубки отбетона, перемещение, установка	м	12	29	6													
Устройство ториевой опа- лубки	MZ	16	8		ТГ ч 1												
Укладка бетона	м3	212	88		1		'6								•		
																	
Выдержка де тон а в опа- лудке	час	68	—														
																	
Установка анкеров и де- ревянной опалубки в лотке	шт. м?	66 10	56							6	1						
Монтаж рельсового пути	м	1,2	20														
Укладка бетона под путь и в основание обделки	м3	7,02	20														
Перекладка коммуникации, нагнетание раствора за об- делку и другие работы	чел-ч	96	96											6			
																	
Рис. 1.88. Циклограмма на бетонирование обделки однопутного железнодорожного тоннеля с
применением пневмобетононагнетателя типа ПБН-3 (цифрами указано число рабочих, выпол-
няющих операцию)
мобетононагнетателе 2 типа ПБН-3.
Его перемещают по рельсовому пути
электровозом /. В процессе транс-
портировки происходит перемешива-
ние бетонной смеси. На участке
бетонирования пневмобетононагне-
татель присоединяют к бетоново-
ду 4 и подключают к магистраль-
ной линии сжатого воздуха и к си-
ловому электрокабелю. Для поддер-
жания бетоновода служит вспомо-
гательная тележка 3. Обратный свод
бетонируют с помощью опалубки 6.
После того как бетон обделки дос-
тигнет проектной прочности, присту-
пают к нагнетанию за обделку
цементных растворов, используя наг-
нетатель раствора 7 и вспомогатель-
ную тележку 8.
Работы ведут круглосуточно в
четыре смены продолжительностью
6 ч бригадой из четырех звеньев
по 4 чел. При использовании опа-
лубки с длиной секции /б = 12 м
цикл работ рассчитан на сооруже-
ние 12 м обделки за 13 смен
(рис. 1.88).
1.15. НАГНЕТАНИЕ РАСТВОРА
ЗА МОНОЛИТНУЮ БЕТОННУЮ ОБДЕЛКУ
После того как бетон тоннель-
ной обделки достигнет проектной
прочности, за обделку производят
нагнетание растворов. Растворы наг-
нетают, как правило, в два этапа.
На первом этапе выполняют пер-
вичное нагнетание, на втором —
контрольное (повторное) нагнетание.
В некоторых случаях, которые огово-
рены ниже, выполняют уплотнитель-
ное нагнетание.
Первичное нагнетание проводят в
целях заполнения пустот на кон-
такте обделки с поверхностью вы-
работки, образовавшихся в результа-
те вывалов, обрушений, неплотной
забутовки, а также из-за оставшихся
за обделкой элементов деревянной
крепи. Заполнение пустот обеспечи-
вает совместную работу обделки и
окружающего грунта, способствует
равномерному распределению горно-
го давления на обделку, повышает
ее водонепроницаемость, а также
предотвращает скопление воды за
обделкой, которая при замерзании
разрушает ее.
Для первичного нагнетания за
монолитную бетонную обделку, воз-
веденную в необводненных грунтах,
применяют цементно-песчаный раст-
вор состава 1:3, в обводненных —
1:2.
Для улучшения технологических
свойств растворов (снижения рас-
слаиваемое™, замедления или уско-
рения срока схватывания,увеличения
проникаемости в поры и трещины
грунта и т. п.) используют раз-
личные добавки, придающие раство-
рам требуемые свойства. Растворы,
твердеющие в условиях низких по-
ложительных температур (ниже
+5 °C), готовят на гидрофобных
портландцементах марки не ниже
400 или используют обычные порт-
ландцементы с добавкой спиртово-
дрожжевой бражки (СДБ) или мы-
лонафта. При твердении растворов
в условиях отрицательных темпера-
тур целесообразно использовать али-
товые портландцементы с противо-
морозными добавками — «Арктика»
или этиленгликоль.
Раствор для нагнетания приго-
тавливают в растворомешалках не-
посредственно на месте работ. Мате-
риалы для приготовления раствора
транспортируют в заводской упаков-
ке в закрытых контейнерах с
внутренними перегородками для раз-
деления составляющих или в ваго-
нетках с разделительными стенками.
Приготовленный раствор подают за
обделку по раствороводу насосами
механического действия (типов С-
263, С-317 или С-8685) произво-
дительностью 3—6 м3/ч. Могут быть
использованы и растворонагнетатели
(типа РН-1 или СО-85), с помощью
которых раствор и приготавливают,
и транспортируют по раствороводу
за обделку.
Растворовод присоединяют к об-
делке с помощью инъектора, закре-
пляемого в предварительно пробу-
ренной скважине. Работы по нагне-
танию ведут на участках до 30 м,
87
Рис. 1.89. Последовательность выполнения ра-
бот по первичному и контрольному нагнета-
нию за бетонную обделку
расположенных отверстия: сначала
нагнетают раствор в скважины ниж-
них продольных рядов (а — а и
а' — а')у расположенных на расстоя-
нии /з~1 м от обреза фунда-
мента, а затем в скважины вы-
шележащих продольных рядов (в —
в, в' — в'). При этом инъекто-
ры (рис. 1.90) по обеим сто-
ронам тоннеля переставляют, пе-
реходя в каждом продольном ряду
от одной скважины к другой до
конца участка.
После завершения нагнетания рас-
твора за стены тоннельной обделки
приступают к нагнетанию за сво-
довую ее часть. Для этого инъек-
тор устанавливают, поднимаясь
вдоль поперечного ряда 1—Гу пере-
ходя от нижних скважин к вы-
используя инвентарные передвижные
тележки, оснащенные растворонасо-
сами, растворомешалками, и обору-
дованием для подъема контейнеров
и вагонов с раствором или сухой
смесью. Сначала по обе стороны
от вертикальной оси тоннеля ведут
нагнетание в стены обделки через
скважины, расположенные в про-
дольных рядах (скважины для пер-
вичного нагнетания обозначены на
рис. 1.89 белыми кружочками). Рас-
стояние между рядами 11 =34-4 м,
шаг скважины в ряду /2^1 м.
Нагнетание ведут одновременно в обе
стороны тоннеля в два симметрично
Рис. 1.90. Схема установки инъектора для
первичного нагнетания:
/—труба инъектора; 2—уплотнитель; 3—обделка;
4—натяжная гайка; 5—стыковое соединение; 6—
растворопровод
[нерасположенным до скважины в
замке. Затем аналогично ведут ра-
боты вдоль ряда 3—3', 5—5' и
т. д. до конца участка.
Первичное нагнетание в сква-
жину прекращают при наступлении
«отказа» или появлении раствора
в вышележащих скважинах.
Контрольное (повторное) нагнета-
ние выполняют для заполнения
мельчайших трещин и пустот, обра-
зовавшихся в результате твердения
и усадки раствора первичного нагне-
тания. Нагнетание производят це-
ментным молоком, используя те же
растворонасосы, что и при первич-
ном нагнетании, или гидравличес-
кий насос Ленметстроя. Скважины
для контрольного нагнетания (см.
черные кружки на рис. 1.89) бурят
между скважинами для первичного
нагнетания таким образом, чтобы
скважина, пройдя бетон обделки и
слой первичного нагнетания, вошла
в груну. Контрольное нагнетание про-
изводят до тех пор, пока не пре-
кратится поглощение раствора при
максимально допустимом давлении.
Это давление, измеренное в устье
скважины (т. е. манометре инъек-
тора),не должно превышать 0,4 МПа
(4 кгс/см2).
Порядок производства работ по
контрольному нагнетанию такой же,
что и для первичного нагнетания.
88
После окончания работ по наг-
нетанию производят гидроизоляцию
скважин. Для этого устье скважин
на глубину не менее 50 мм очищают
от раствора, продувают, промывают
водой, а затем зачеканивают уплот-
няющим составом.
Уплотнительное нагнетание произ-
водят с целью повышения общей
водонепроницаемости тоннельной об-
делки и ликвидации отдельных течей.
Для этой цели применяют бентони-
товые, зольные, цементно-бентонито-
вые, цементно-зольные растворы..
Раствор проникает в грунт на глу-
бину 5—15 см, образуя водонепро-
ницаемую преграду. Необходимость
этого вида нагнетания в каждом
отдельном случае должна быть обо-
снована технико-экономическими
расчетами.
1.16. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ монолитных
БЕТОННЫХ ОБДЕЛОК
По расположению водонепроница-
емой преграды относительно бетона
обделки гидроизоляцию разделяют
на наружную и внутреннюю.
Наружную гидроизоля-
цию устраивают в тоннелях, прой-
денных в прючных скальных грун-
тах, до бетонирования обделки,
как правило, по выравнивающему
слою набрызгбетона. Внутрен-
нюю гидроизоляцию выпол-
няют по бетону готовой обделки
или в процессе ее бетонирования
(металлоизоляция), сооружая при
необходимости поддерживающую
конструкцию — железобетонную ру-
башку, которая представляет собой
тонкое железобетонное покрытие.
В практике тоннелестроения для
гидроизоляции используют различ-
ные водонепроницаемые материалы,
которые могут быть жесткими, рулон-
ными, безрулонными и листовыми.
В качестве жесткой гидроизоляции
применяют гидроизоляцию цемент-
ными растворами (торкретирование)
отдельных сырых или слабообводнен-
ных участков обделки. Раствор из
песка крупностью не более 5 мм и
портландцемента марки не ниже 300
состава 1:2—1:4 при В/Ц=0,28 +
+0,35 наносят на поверхность об-
делки цемент-пушкой под давлением
0,15—0,35 МПа (1,5—3,5 кгс/см2).
В состав раствора вводят уплотня-
ющие добавки для повышения сцеп-
ления с бетоном обделки и водо-
непроницаемости перекрытия. Целе-
сообразно применять растворы на
специальных цементах: водонепрони-
цаемом безусадочном цементе
(ВВЦ) или глиноземистом пуц-
цолановом портландцементе. Раст-
вор наносят слоями по 6—10 мм
с общей толщиной покрытия до
40 мм.
Рулонная оклеенная гидроизоля-
ция представляет собой многослой-
ный ковер из рулонного материала,
который наклеивают послойно либо
битумной мастикой, либо оплавле-
нием битумного покрова, нанесенного
на материал в заводских условиях.
Наиболее совершенна гидроизоляция
из рулонных материалов с битум-
ным покровом на стекловолокнистой
основе — гидростеклоизол, стекло-
бит, стеклорубероид. Перед наклей-
кой полотнищ изоляции поверхность
обделки очищают и загрунтовывают
битумным лаком с помощью крас-
кораспылителей. Изоляцию уклады-
вают не менее чем в два слоя
снизу вверх раскатывая рулоны в
направлении, перпендикулярном оси
тоннеля. Битумный покров матери-
ала, обращенный к бетону обделки,
непрерывно оплавляют пламенем га-
зовой воздушной горелки (ГВПЛ)
и немедленно накатывают полотна,
прижимая их катком или шпателем.
Полотна второго слоя смещают по
отношению к стыкам нижележащего
на половину ширины рулона. По
длине полотна соединяют внахлестку,
перекрывая друг друга не менее
чем на 10 см. Работы выполняют
звеном из 3—4 чел, затраты труда
на изоляцию 100 м2 изолируемой
поверхности (в два слоя) состав-
ляют 25—30 чел-ч.
В зарубежной практике тоннеле-
строения из рулонных материалов
получили широкое распространение
89
поливинилхлоридные пленки (ПВХ).
Такие пленки толщиной 1—3 мм вы-
пускают в рулонах однослойные и
двухслойные (с защитым слоем),
неармированные и армированные
стекловолокном. В большинстве слу-
чаев пленки ПВХ используют при
устройстве наружной гидроизоляции
и прикрепляют их к поверхности
выработки до начала бетонирования
обделки. В качестве выравнивающе-
го слоя используют временную
набрызгбетонную крепь выработки.
Гидроизоляцию тоннельных обде-
лок выполняют также безрулон-
ными материалами — мастиками.
Наиболее распространены мастики,
состоящие из смеси эпоксидных смол
с органическими веществами, кото-
рые улучшают пластичность и дефор-
мативность гидроизоляционного ма-
териала, его технологические свой-
ства, а также сокращает расход
дорогостоящих эпоксидных смол. На-
иболее распространены эпоксидно-
фурановые и эпоксидно-сланцевые
мастики. Помимо органических ве-
ществ, в состав мастик вводят
минеральные заполнители: молотый
кварцевый песок, тальк, сажу, ас-
бестовые, стеклянные и стальные
волокна. В качестве отвердителя
используют полиэтиленполиамин.
Мастику наносят слоем в 2 мм
малярными приемами, например, при
помощи установки для нанесения
жидкой шпаклевки СО-21А, распы-
лительной форсункой или вручную.
Из-за токсичности эпоксидных мас-
тик рабочие должны иметь спец-
одежду — халаты или комбинезоны,
резиновые перчатки, прозрачные
щитки для защиты лица и глаз.
Все работы по приготовлению и
нанесению мастики должны про-
водиться в хорошо вентилируемых
участках тоннеля.
Наиболее надежным и долговеч-
ным видом гидроизоляции является
металлоизоляция. Ее выполняют из
стальных листов толщиной 6—8 мм.
Металлоизоляцию устраивают, как
правило, в процессе бетонирования
обделки. Опалубкой служат сталь-
ные листы изоляции. Их выстав-
ляют на кружалах по внутренне-
му очертанию обделки и соединяют
между собой сплошным сварным
швом. Для того чтобы обеспечить
сцепление листов с бетоном обдел-
ки, на их поверхности, обращенной
к бетону, приваривают стержни
(анкеры) из арматурной стали.
Поверхность листов со стороны тон-
неля предохраняют от коррозии
слоем цементного раствора или
окраской антикоррозионным соста-
вом. Учитывая высокую стоимость
и дефицитность листовой стали,
металлоизоляцию применяют крайне
ограниченно — только в особо слож-
ных гидрогеологических условиях
сооружения тоннеля.
Контрольные вопросы
1.	Каково назначение опережающей
выработки?
2.	Каковы особенности сооружения тон-
нелей горным способом?
3.	Как осуществляется организация ра-
бот по сооружению тоннеля по схеме зам-
кнутого цикла?
4.	Каковы особенности подводки стен
при способе опертого свода?
5.	Назовите основные требования, предъ-
являемые к временной крепи.
6.	Какие механизированные комплексы
для возведения обделок из монолитного бе-
тона вы знаете?
7.	Каково назначение нагнетания раст-
воров за тоннельную обделку?
8.	Какие виды гидроизоляции применяют-
ся в тоннельном строительстве?
Глава 2
ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ ЩИТОВЫМ СПОСОБОМ
2.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Щитовым способом назы-
вается способ сооружения тоннелей
с применением передвижной механи-
зированной крепи — проходчес-
кого щита. Проходческий щит
предназначен для защиты призабой-
ной зоны от обрушения на период
выполнения всех основных операций
производственного процесса от раз-
работки забоя до возведения обдел-
ки.
Проходческий щит, как правило,
круглой формы (реже прямоуголь-
ной, арочной и др.) передвигается
вслед за разработкой грунта, от-
талкиваясь гидравлическими ци-
линдрами от торцовой поверхности
обделки тоннеля (опорой также мо-
жет служить специальная конструк-
ция, распираемая в грунт). Очевид-
но, что щиты целесообразно исполь-
зовать при проходке тоннелей в не-
устойчивых грунтах, где требуется
обязательное крепление призабойно-
го пространства.
В настоящее время существуют
десятки разновидностей проходчес-
ких щитов для сооружения тон-
нелей различного диаметра в самых
разнообразных инженерно-геологи -
ческих условиях. Хотя при различ-
ных типах проходческих щитов пре-
дусмотрены разные способы разра-
ботки забоя, удаления разрыхлен-
ного грунта и возведения обделки,
неизменной остается принципиаль-
ная схема, предусматривающая сле-
дующий порядок производства ра-
бот (рис. 2.1). Под защитой ножево-
го кольца / за один или несколько
приемов разрабатывают забой на
заходку длиной /, равной ширине
кольца обделки, с одновременной
уборкой разрыхленного грунта. Пос-
ле разработки забоя включают щи-
товые гидравлические цилиндры <?,
расположенные по всей окружности
опорного кольца 2. Отталкиваясь
от готовой обделки 5, щит пе-
редвигается вперед в свободное
пространство. Затем, включая обрат-
ный ход, убирают штоки гидроци-
линдров в исходное положение и
под защитой оболочки щита 4
возводят обделку из сборных эле-
ментов или из монолитно-прессован-
ного бетона, одновременно разраба-
тывая забой на следующую заход-
ку. Такими четко определенными цик-
лами ведут проходку тоннеля, обе-
спечивая поточный метод работ с
немедленным возведением обделки1.
Из сказанного ясно, что щито-
вой способ по сравнению с гор-
ным коренным образом изменяет
организацию работ по сооружению
тоннелей в неустойчивых грунтах:
отпадает необходимость вести разра-
ботку забоя по частям и загро-
мождать его временной крепью,
что существенно снижает трудоем-
кость работ и повышает произво-
дительность труда; сокращается раз-
1 В устойчивых грунтах обделку можно
возводить с некоторым отставанием от щита.
В этом случае гидроцилиндры щита при его
передвижении упираются в специальное рас-
порное устройство.
Рис. 2.1. Схема щитового способа сооруже-
ния тоннеля
91
рыв во времени между раскрытием
выработки и сооружением обделки
и тем самым снижаются величина
горного давления, смещения приле-
гающего грунтового массива и осад-
ки дневной поверхности; совмещают-
ся по времени основные операции
производственного процесса и созда-
ются условия их максимальной
механизации, что обеспечивает вы-
сокие темпы сооружения тоннеля;
присущие щитовой проходке надеж-
ность крепления забоя и повышен-
ная безопасность ведения работ дают
возможность сооружать тоннели в
сложных геологических и гидрогео-
логических условиях. При необходи-
мости щитовую проходку сочетают
со специальными способами (с при-
менением водопонижения, сжатого
воздуха и др.), что позволяет
осуществить строительство тоннелей
в водонасыщенных песках, под рус-
лами рек и т. д.
В транспортном строительстве при-
меняют проходческие щиты средне-
го диаметра (5,6—6 м) для соору-
жения перегонных тоннелей метропо-
литенов как при глубоком, так и
при мелком их заложении. Щиты
среднего диаметра используют также
при строительстве горных транспорт-
ных тоннелей для проходки транс-
портно-дренажных и вентиляцион-
ных штолен. Проходческими щита-
ми большого диаметра (8,5—9,75 м)
сооружают, как правило/ железно-
дорожные и автодорожные тоннели,
а также станционные тоннели метро-
политенов.
Проходческие щиты, в которых
отсутствуют какие-либо устройства
для разработки грунта в забое,
называют обычными (частично меха-
низированными). Такие щиты выпол-
няют только функции передвижной
временной крепи и рабочих подмос-
тей. При использовании обычных
щитов разработку забоя в слабых
грунтах ведут ручными инструмента-
ми, отбойными молотками или вдав-
ливанием в грунтовой массив эле-
ментов ножевого кольца щита. В
полускальных и скальных грунтах за-
бой разрабатывают буровзрывным
92
способом. Все другие операции про-
ходческого цикла в таких щитах
имеют различный уровень глеханиза-
ции в зависимости от конструкции
и размеров щита.
Проходческие щиты, разработка
грунта в которых осуществляется
специальными механизмами — рабо-
чими (исполнительными) органами,
расположенными в его головной
части, называются механизирован-
ными. В таких щитах максималь-
но механизированы и все другие
операции проходческого цикла. Как
правило, определенный тип рабочего
органа механизированного проход-
ческого щита приспособлен для рабо-
ты в грунтах с определенными
физико-механическими характерис-
тиками, т. е. в узком диапазо-
не инженерно-геологических усло-
вий. Такая специализация механи-
зированных проходческих щитов при-
вела к большому разнообразию их
конструктивных решений.
Организация работ при сооруже-
нии тоннелей щитовым способом
зависит от типа принятого щита,
вида и конструктивных особеннос-
тей обделки тоннеля. Комплексная
механизация технологического про-
цесса достигается не только за
счет оборудования, расположенного
на щите, но и за счет обору-
дования, расположенного за щитом
на технологической платформе. Та-
кой частично или полностью ме-
ханизированный комплекс, основу
которого составляет проходческий
щит, называют щитовым комплек-
сом.
При щитовом способе проходки
тоннелей можно выделить три эта-
па работ — подготовительные рабо-
ты, собственно проведение выработ-
ки и демонтаж оборудования.
2.2.	ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
До начала проходки тоннеля
щитовым способом необходимо вы-
полнить ряд подготовительных ра-
бот, связанных с проведением трудо-
емких операций и дополнительной
затратой времени. Это обстоятель-
ство необходимо учитывать при опре-
делении экономической целесообраз-
ности использования щитового спо-
соба для проходки выработок не-
большой протяжённости.
Одним из основных видов работ
подготовительного периода, специ-
фическим для щитовой проходки яв-
ляется ввод щита в забой.
В зависимости от условий строитель-
ства щиты могут быть введены в
работу из ствола шахты, подзем-
ной камеры, с открытого котлована
или с портала. Из ствола щит мо-
жет быть введен в забой при
строительстве тоннелей малого диа-
метра.
При строительстве тоннелей щита-
ми средних и больших диаметров
подготовительные работы усложня-
ются. В их состав входят: сооруже-
ние подземных монтажных камер при
глубоком заложении тоннелей или
открытых котлованов при мелком
заложении; доставка элементов щи-
та; монтаж щита; вывод щита из
камеры или котлована на трассу
тоннеля; доставка элементов и мон-
таж укладчика обделки и другого
оборудования, входящего в состав
щитового комплекса.
Монтажные щитовые камеры при
глубоком заложении тоннелей соору-
жают одним из горных способов
в зависимости от инженерно-геологи-
ческих условий и размеров выработ-
ки, материала и конструкции обдел-
ки. Так, камеры для монтажа щита
с внешним диаметром от 5,5 до 6,0 м
сооружают с раскрытием выработки
на полное сечение и возведением
в ней обычно сборной обделки с
внешним диаметром 8,5 м, а для ме-
ханизированных щитов —9,5 м. По-
рядок производства работ при соору-
жении камер со сборной обделкой
изложен в п. 1.10. Камеры для мон-
тажа щита большого диаметра
(8,5—9,75 м) ведут с раскрытием
выработки по частям способом опер-
того свода или опорного ядра с
возведением обделки из монолитного
бетона. Торцовые поверхности каме-
ры закрепляют, устанавливая гори-
зонтальные металлические балки или
трубы с затяжкой лба забоя доска-
ми. В неустойчивых грунтах торцо-
вые стены камеры выполняют из
монолитного бетона. В лотковой час-
ти щитовой камеры по контуру обо-
лочки щита сооружают бетонное ос-
нование, в которое при бетонирова-
нии закладывают железнодорожные
рельсы или двутавровые балки. Они
служат направляющими при выдви-
жении щита из камеры и поэтому
должны быть уложены особенно
тщательно с допусками ±5 мм в
плане и 4=5 мм в профиле.
Щит, разобранный на транспорта-
бельные узлы, доставляют в мон-
тажную камеру на платформах в
определенной последовательности,
установленной монтажным графи-
ком, согласно маркировочным схе-
мам. Отклонение размеров диаметра
опорного кольца и оболочки смон-
тированного щита от проектного кру-
гового очертания (эллиптичность),
а также отклонение щита от проект-
ной оси тоннеля должны быть в
пределах 4=5 мм. После испытания
в работе щит вводят в забой,
разбирая крепление торцовой стены
камеры.
Продолжительность монтажных
работ зависит от размеров и кон-
струкции щита, а также от орга-
низации доставки отдельных узлов
и элементов в камеру. Обычно на
монтажные работы и испытание
щита затрачивают от 30 до 50 сут.
Щит передвигают, включая нижние
гидроцилиндры. Упором для них слу-
жат тюбинги или блоки обделки,
укладываемые в лотковой части.
После выдвижения щита из каме-
ры производят монтаж укладчика
тоннельной обделки с использова-
нием тех же подъемных механизмов
и приспособлений.
Монтаж щитов перегонных тон-
нелей метрополитенов на линиях
мелкого заложения выполняют в
открытом котловане на границе
открытого и закрытого способов
работ. Монтируют щит, используя
общестроительное крановое оборудо-
вание, и за пределами оболочки щита
устраивают упор в виде П-образ-
ной рамы с подкосами из стальных
двутавровых балок и труб. На
оболочку щита укладывают времен-
ные полукольца или кольца обдел-
ки для опирания гидроцилиндров
щита при его движении в забой
(под землю). Затем на освободив-
шейся площадке монтируют уклад-
чик обделки. Аналогично ведут ра-
боты при щитовом способе проход-
ки горных транспортных тоннелей,
располагая монтажные площадки в
предпортальных выемках у самого
входа в тоннель.
Демонтажные щитовые камеры со-
оружают так же, как и монтажные,
обычно одновременно со щитовой
проходкой тоннеля. В некоторых слу-
чаях целесообразно использовать
для сооружения демонтажной каме-
ры сам щит, заканчивающий про-
ходку тоннеля. В этом случае рас-
ширение выработки до профиля ка-
меры производят с временной
крепью, поддерживаемой забойными
гидроцилиндрами щита, а сборную
обделку камеры собирают при помо-
щи двух лебедок. В сложных гео-
логических условиях может ока-
заться целесообразным демонтиро-
вать только внутреннее оборудо-
вание щита, оставив ножевое, опор-
ное кольцо и оболочку в качестве
крепи концевого участка тоннеля.
2.3.	ПРОХОДКА ТОННЕЛЕЙ ОБЫЧНЫМИ
(ЧАСТИЧНО МЕХАНИЗИРОВАННЫМИ)
ЩИТАМИ
Общие положения. Обычными
(частично механизированными) щи-
тами сооружают тоннели неболыцой
длины (до 600 м) в неустойчивых
нескальных грунтах, а также от-
дельные участки более протяженных
тоннелей, расположенных в таких
же грунтах. Обычные проходческие
щиты могут быть также использо-
ваны и при проходке в сильно-
трещиноватых скальных грунтах
(выветренных и рухляках), требую-
щих при разработке усиленного кре-
пления кровли и лба забоя. Це-
94
лесообразно применять такие щиты
и в тех случаях, когда на трассе
тоннеля и в поперечном сечении
будущей выработки ожидаются неод-
нородные грунты с различными физи-
ко-механическими свойствами.
Принципиальная технологическая
схема организации работ при про-
ходке обычным щитом показана на
рис. 2.2. В комплекс оборудования
входят: проходческий щит 1 типа
ШН-1С; породо-погрузочная машина
2 типа 1ППН-5; укладчик тоннель-
ной обделки 3 типа ТУ-ЗГп; перед-
вижная технологическая платформа
5 со4 стрелочным переводом и уз-
коколейным путем; тележка 6 для
первичного нагнетания раствора за
обделку; нагнетатели раствора 7; те-
лежка для чеканки и контрольного
нагнетания 9.
Работы по сооружению тоннеля
включают следующие основные опе-
рации: разработку забоя, погрузку
грунта, передвижку щита, возведе-
ние обделки, а также вспомогатель-
ные операции: первичное нагнета-
ние за обделку, транспортировку
грунта и материалов, гидроизоляцию
обделки и контрольное нагнетание.
Последовательность разработки за-
боя, способы его крепления, кон-
струкция и материалы крепи, поря-
док ее установки определяются ин-
женерно-геологическими условиями
проходки. Практика подземного
строительства определила ориенти-
ровочные границы инженерно-геоло-
гических условий и соответствующие
им способы разработки и крепле-
ния забоя, которые обеспечивают
безопасность ведения проходческих
работ.
Проходка в неустойчивых грунтах.
К неустойчивым грунтам относятся
грунты с коэффициентом крепости до
0,6, такие, как гравий и пески,
слабые суглинки и супеси, лёсс,
мелкий водонасыщенный песок-плы-
вун и т. п. Проходка в таких
грунтах чрезвычайно сложна, тре-
бует высокой квалификации рабочих
и особой тщательности выполнения
всех операций. Главная задача при
этом — не допустить непроизвольно-
Рис. 2.2. Технологическая схема сооружения тоннеля с применением обычного (частично
механизированного) проходческого щита:
/ — щит; 2— породопогрузочная машина; 3—укладчик тоннельной обделки; -/—вагонетка; 5—передвиж-
ная технологическая платформа; 6—тележка для нагнетания раствора за обделку; 7—нагнетатели
раствора; 8— вентиляционный трубопровод; 9— тележка для чеканки и контрольного нагнетания
го выпуска грунта из забоя. Особенно
ответственными являются работы
при мелком заложении тоннеля, про-
ходящего под железнодорожными
путями или вблизи фундаментов зда-
ний и сооружений.
Проходку в подобных случаях ве-
дут методом вдавливания щита
в грунт, разрабатывая забой под
защитой выступающей по своду но-
жевой части щита — аванбека —
заходками 250—500 мм с тщатель-
ным креплением кровли и лба за-
боя. В сухих и влажных песках
для крепления кровли устраивают
козырьки из стальных балок или
рельсов, прочно скрепленных с но-
жевым кольцом щита. Козырек вдав-
ливается в грунт при передвижке щи-
та.
Устойчивость лба забоя может
быть обеспечена двумя способами:
1) сплошным креплением горизон-
тальными досками, прижатыми к
грунту забойными гидроцилиндрами
щита; 2) устройством на щите до-
полнительных горизонтальных пло-
щадок, на которых образуются осыпи
грунта под углом естественного от-
коса.
В первом случае грунт в каж-
дой ячейке щита закрепляют го-
ризонтальными досками толщиной
50—60 мм, которые плотно прижи-
мают ко лбу забоя забойными дом-
кратами через вертикальные и на-
клонные брусья сечением не менее
120X120 мм. Такая крепь получила
название шандорной крепи (рис. 2.3).
Технология проходки с применением
шандорной крепи заключается в
следующем. Ножевое кольцо щита
1 или козырек 2 вдавливают в за-
бой на величину заходки, обычно
равную 250--300 мм, и начинают
выемку грунта на эту заходку. Ра-
боты ведут сверху вниз одновремен-
но во всех ячейках одного яруса,
выполняя операции в определенном
порядке: после выемки порции грунта
две-три доски шандорной крепи 3
переносят вперед в новую плоскость
забоя и прижимают короткими
брусьями 4, распирая рошпанами
95
a) A
A
Рис. 2.3. Шандорная крепь при щитовой про-
ходке в неустойчивых грунтах:
а—крепь средней ячейки щита; б—деталь шандор-
ной крепи
5 или винтовыми домкратами на кор-
пус щита; затем эту же операцию
производят со следующими нижерас-
положенными двумя-тремя досками.
По мере увеличения высоты за-
крепляемого забоя доски шандорной
крепи перекрепляют на более длин-
ные брусья 6, прижимая забойными
гидроцилиндрами 7. На штоках гид-
роцилиндров устанавливают дере-
вянные распорки 8. Эти распорки
предотвращают ослабление усилий
при падении давления в гидравли-
ческой сети. Разработанный грунт
перекидывают через люки на пло-
щадках щита и направляющие лотки
к зоне действия погрузочной маши-
ны или непосредственно в вагонетку.
Закончив работы в ячейках верхне-
го яруса, переходят на следующий.
При выполнении всех работ в забое
тоннеля рабочие должны находиться
на выдвижных платформах щита. Ра-
боты в ячейках среднего и нижне-
го ярусов ведут под защитой
выдвинутых платформ. Накапливать
грунт и материалы в ячейках щита
и выдвижных платформах запре-
щается.
Щит передвигают после каждого
перекрепления забоя. Для этого вна-
чале убирают в исходное положение
платформы щита, включают забой-
ные гидроцилиндры на рабочий ход
и снимают временные распорки на
штоках этих гидроцилиндров. Затем
включают щитовые гидроцилиндры.
Передвижение щита при включен-
ных забойных гидроцилиндрах обе-
спечивает постоянное и равномерное
их давление на забой.
После трех-четырех передвижек
собирают очередное кольцо обделки,
и цикл повторяется.
Основным недостатком проходки
в неустойчивых грунтах обычным
щитом со сплошным креплением лба
забоя являются большая трудоем-
кость работ, выполняемых вручную,
и, как следствие, низкие темпы про-
ходки. Поэтому такой способ может
быть рекомендован лишь на отдель-
ных незначительных по протяжен-
ности участках тоннеля.
Существенно снижается трудоем-
кость работ и повышаются темпы
проходки, если в ножевой части щита
2 (рис. 2.4, а) по площади
забоя установить горизонтальные
рассекающие площадки 1. Они поз-
воляют умело использовать свойство
слабых грунтов — осыпаться под оп-
ределенным углом а к горизонту.
При внедрении площадки осыпав-
шийся на нее под этим углом
грунт уже больше не сползает,
а как бы поддерживает своим
весом забой. Чем чаще расположе-
ны площадки, на которых удержи-
вается грунт, тем меньше возмож-
ность его обрушения.
Технология проходки тоннелей со
щитами, оборудованными дополни-
тельными горизонтальными площад-
96
Рис. 2.4. Схема проходки тоннеля обычным щитом с рассекающими площадками:
а—схема образования осыпей на площадках; б—технологическая схема сооружения тоннеля; 1—
горизонтальные площадки; 2—проходческий щит; 3— щитовые гидроцилиндры; 4—блокоукладчик; 5—
породопогрузочная машина; 6— передвижная платформа; 7—нагнетатель раствора; 8—шахтные ваго-
нетки вместимостью 1,5 м3; 9—электровоз; 10—чеканочная тележка; 11—перегородки щита
ками в ножевой части, заключает-
ся в следующем (рис. 2.4, б).
Щит передвигают заходками по
250—300 мм, рассекая забой вдав-
ленными в него площадками на ряд
ярусов. Площадки расположены по
высоте через 0,8—1,2 м и несколько
выдвинуты за ножевое кольцо щита.
При передвижке с рассекающими
площадками ведут наблюдение за
состоянием откосов грунта на его
площадках. Откосы не должны вы-
ходить за пределы кромки ножа щита
и не должны доходить до краев
площадок с противоположной сторо-
ны забоя на 200 мм. По мере
передвижки щита песчаный грунт
поступает из верхних ячеек через
люки в площадках и направляющие
желоба в среднюю нижнюю ячейку,
откуда убирается породопогрузочной
машиной в вагонетки. Для не-
прерывной погрузки грунта взамен
породопогрузочных машин периоди-
ческого действия целесообразно при-
менить породопогрузочные транспор-
теры.
4 Зак. 1489
Важным достоинством применения
щитов с рассекающими площадками
является обеспечение высокой ско-
рости проходки (до 400 м/мес при
щите 5,8 м), снижение затрат труда
и материалов.
Наибольшие трудности вызывают
работы по проходке тоннелей не-
механизированными щитами в водо-
насыщенных грунтах. В этом слу-
чае для повышения устойчивости
массива применяют сжатый воздух
или специальные способы осушения
или закрепления грунтов. Подробно
сущность этих способов изложена
в гл. 3. Приемы же работ в забое
щита аналогичны рассмотренным.
Проходка в мягких грунтах. К
мягким грунтам относятся грунты с
коэффициентом крепости от 0,5 до
2,0, такие, как супеси, суглинки,
пластичные и твердые глины, слабые
сланцы.
Грунт разрабатывают впереди щи-
та на величину заходки, равную в
большинстве случаев ширине кольца
обделки. Для разработки грунта
97
используют пневматические отбой-
ные молотки, оснащенные лопатками
или пиками. Работы ведут по яру-
сам в направлении сверху вниз
с выдвижных платформ щита. Раз-
работку забоя начинают со средней
ячейки верхнего яруса. Кровлю кре-
пят марчеванами из досок толщиной
40—50 мм. Одним концом их опирают
на наружную поверхность ножево-
го кольца, а другим — на грунт в
штрабе забоя. Закончив разработку
грунта в пределах средней ячейки,
приступают к креплению лба забоя.
Лоб забоя крепят горизонтальными
или вертикальными досками, уста-
новленными вразбежку. Доски при-
жимают ко лбу забоя через дере-
вянные брусья забойными гидроци-
линдрами, штоки которых удлиняют
коротышами из стальных труб, при-
крепленных к опорной части штока.
На штоки гидроцилиндров устанав-
ливают деревянные распорки, пре-
дотвращающие ослабление гидроци-
линдра при падении давления в гид-
равлической сети.
Закончив разработку грунта и
крепление в средней ячейке верхнего
яруса, аналогично разрабатывают
и крепят забой одновременно в, бо-
ковых ячейках щита. Нижние ярусы
разрабатывают с породного уступа
по всей ширине забоя. Грунт сбра-
сывают в зазор между лбом забоя
и площадками щита в зону дей-
ствия погрузочной машины, исполь-
зуя для этого направляющие лотки
из наклонно установленных досок.
Разработку грунта очередного яруса
ведут под защитой выдвинутых плат-
форм щита. В нижней части забоя
грунт перекидывают к погрузочной
машине вручную.
В глинистых грунтах, обеспечи-
вающих достаточную устойчивость
при разработке забоя, по контуру
выработки оставляют нетронутым
кольцевой уступ, который при перед-
вижке щита срезается ножевым коль-
цом.
Проходка в скальных грунтах.
Проходку тоннелей щитовым спосо-
бом ведут, как правило, только в
сильновыветрелых скальных грунтах
98
и в так называемых рухляках,
требующих при разработке времен-
ного закрепления кровли и лба за-
боя. Крепкие слаботрещиноватые
грунты проходят щитом в исклю-
чительных случаях, к которым можно
отнести проходку коротких участков,
встретившихся на трассе тоннеля,
проходимого щитовым способом;
проходку тоннелей на контакте с
неустойчивыми грунтами; проходку
подводных тоннелей и т. п.
В сильновыветрелых грунтах кре-
постью до f=2 забой разрабаты-
вают отбойными молотками, осна-
щенными пиками. Работы по кре-
плению забоя выполняют так же, как
и при проходке в мягких грун-
тах. В более крепких скальных грун-
тах применяют буровзрывной спо-
соб разработки грунта с примене-
нием электровзрывания. В этом
случае щит выполняет функции
удобных буровых подмостей. Забой
обуривают с выдвижных платформ
щита легкими бурильными молот-
ками массой до 20 кг на пнев-
моподдержках, электро- или пневмо-
сверлами.
Расположение шпуров в забое за-
висит от направления слоев, трещи-
новатости, однородности и крепости
грунтов, а также от удобства
размещения бурового инструмента в
ячейках щита. При наличии креп-
ких грунтов в пределах всего се-
чения и при толщине слоя этих
грунтов над шелыгой свода (верх-
ней точкой обделки) более 2—3 м
грунт разрабатывают одновременно
по всей высоте забоя. При этом
в большинстве случаев шпуры рас-
полагают по трем-четырем концент-
рическим окружностям вокруг цент-
рального вруба. Если же толщина
слоев крепких грунтов над щитом
менее 2 м, забой разрабатывают поо-
чередно в отдельных ярусах щита.
Предварительно производят разве-
дочное бурение за пределы контура
выработки, чтобы исключить аварий-
ные вывалы. Глубину шпуров назна-
чают так, чтобы после взрыва щит
можно было передвинуть на ширину
кольца обделки тоннеля. Бурение
шпуров в верхней части забоя
ведут одновременно с уборкой грун-
а. После передвижки щита одно-
временно с монтажом очередного
кольца обделки бурят шпуры в
нижней части забоя. Величину заря-
да в шпурах принимают минималь-
ной. Ячейки щита, арматуру и все
основные части закрывают предохра-
нительными ограждениями из сталь-
ных решеток или тяжелых цепей.
Электродвигатели щита и укладчика
обделки перед заряжанием шпуров
обесточивают. После проветривания
забоя одновременно с уборкой грун-
та зачищают профиль отбойными
молотками. Недоборы не допускают-
ся, так как элементы щита не
в состоянии срезать скальный грунт
и могут быть повреждены при его
передвижении.
При неглубоком заложении тонне-
лей.в условиях^городской застройки
или близко расположенных город-
ских коммуникаций следует учиты-
вать опасность сейсмического воз-
действия взрыва на сооружения.
В этих случаях может оказаться
целесообразным разрушать скаль-
ный грунт в забое щита гидрокли-
ном. При использовании гидроклина
в забое бурят шпуры обычными
средствами. Затем в каждый шпур
вводят клиновое устройство, в кото-
ром при помощи насосной установ-
ки создается высокое гидростати-
ческое давление, разжимающее клин.
В результате скальный массив раска-
лывается на части.
Проходка в смешанных грунтах.
В практике тоннелестроения, кроме
перечисленных, имеют место случаи
щитовой проходки в смешанных
грунтах, резко различных по своим
свойствам: крепкие грунты в забое
могут сочетаться с мягкими, мягкие
с неустойчивыми, неустойчивые с
крепкими и т. д. В таких слу-
чаях разработка грунта в забое
щита производится методами, при-
сущими для каждого из разновид-
ностей грунта, а порядок производ-
ства работ определяется в основном
устойчивостью кровли выработки.
При этом необходимо выполнять
4*
следующее правило: сначала следует
на одну заходку разработать отбой-
ными молотками слои со слабыми
грунтами, начиная с верхнего, закре-
пить разработанную часть забоя
распором на забойные гидроцилинд-
ры щита и лишь затем вести взрыва-
ние более крепкого грунта минималь-
ными зарядами^ВВ. Необходимо так-
же рассмотреть возможность частич-
ного или полного разрушения прос-
лоек скального грунта, а также
крупных глыб в за\бое гидроклином.
Передвижка щи^а. После разра-
ботки забоя по\ всему сечению,
уборки грунта и зачистки лотка вы-
работки перед ножом щита, а
также замыкания очередного кольца
обделки и. нагнетания за обделку
цементно-песчаного раствора произ-
водят передвижение щита на очеред-
ную заходку.
Щит передвигают под руковод-
ством лица технического надзора и
маркшейдера. Перед передвижением
щита проверяют исправность обору-
дования и наличие запаса кабелей,
воздушных и водопроводных шлан-
гов, необходимых при удлинении тон-
неля на новую заходку. На каждом
ярусе щита остается один рабочий,
осуществляющий контроль за состоя-
нием забоя в процессе передвижки.
Все рабочие, не связанные с этой
работой, удаляются из забоя, из зоны
действия щитовых гидроцилиндров
и из-под укладчика обделки.
Управляет гидроцилиндрами и
передвигает щит машинист щита. Он
передвигает щит по заданному на-
правлению, включая определенное
число гидроцилиндров в определен-
ной последовательности. Положение
оси щита относительно оси тоннеля
контролирует маркшейдер с по-
мощью специальных навигационных
устройств. При этом наряду с
обычными геодезическими прибора-
ми используют приборы на базе
световых лучей, которые создаются
обычными электролампами или опти-
ческими квантовыми генераторами—
лазерами. Контроль за движением
щитй может быть визуальным или
автоматическим.
99
В случае отклонения щита от
заданного направления его выправ-
ляют постепенно в течение несколь-
ких передвижек за счет включе-
ния определенной группы щитовых
гидроцилиндров и соответствующей
подработки контура забоя. Не допус-
кается применение каких-либо упо-
ров, установленных в забое.
Погрузка и транспортировка грун-
та. Погрузку грунта в забое неме-
ханизированного щита и его транс-
портировку производят так же, как и
при горном способе работ, с примене-
нием стандартного оборудования.
В щитах среднего диаметра при-
меняют ковшовые погрузочные ма-
шины на колесном ходу типов
ППМ-1С, ППМ-4Э, 1-ППН-5, ППН-
2 производительностью от 30 до
90 м3/ч, габаритные размеры ко-
торых (высота при поднятом ковше
от 1,65 до 2,3 м, щирина от
1,15 до 1,4 м) позволяют раз-
местить йх в нижней средней ячей-
ке щита. В щитах большого диа-
метра при буровзрывном способе
разработки грунта можно исполь-
зовать более мощные машины на
гусеничном ходу типа ПНБ-ЗК. Для
подачи вагонов под погрузку исполь-
зуют металлическую платформу, обо-
рудованную откаточными рельсовы-
ми путями и симметричным стре-
лочным переводом для разминовки
вагонов. Платформу передвигают
вместе со щитом при помощи метал-
лических тяг. Откатку вагонов произ-^
водят троллейными или аккумулятор-
ными электровозами. В определен-
ных условиях (например, при проход-
ке с портала или из котлована)
может оказаться целесообразным
транспортировать грунт от щита ав-
томобилями.
2.4.	ВОЗВЕДЕНИЕ ТОННЕЛЬНОЙ
ОБДЕЛКИ *
Возведение обделки при щитовом
способе сооружения тоннелей яв-
ляется неотъемлемой частью проход-
ческого цикла и одной из его ос-
новных операций. Эта операция в
100
значительной степени определяет
трудоемкость работ и темпы соору-
жения тоннелей. При применении
щитов с рассекающими перегородка-
ми или механизированных щитов
вследствие сокращения времени на
разработку забоя удельный вес зат-
рат времени на возведение обделки
в проходческом цикле работ дости-
гает 55—60 %. В этом случае
процесс возведения обделки может
серьезно сдерживать дальнейшее на-
ращивание темпов проходки. Поэто-
му при щитовом способе сооруже-
ния тоннелей необходимо приме-
нять такие типы обделок, которые
обеспечивали 6bi высокий уровень
механизации работ по их возведению.
В практике строительства тоннелей
щитовым способом применяют обдел-
ки двух типов: сборные, соби-
раемые в кольцо из отдельных эле-
ментов, и монолитные, возводи-
мые прессованием бетонной смеси в
кольцевой опалубке.
Сборные обделки получили в на-
стоящее время наибольшее распро-
странение. Выполненные из железо-
бетонных или чугунных элементов,
они применимы в любых инженерно-
геологических условиях. Процесс
возведения сборных обделок высоко-
механизирован, что способствует
снижению трудовых затрат и дости-
жению высоких темпов их монтажа.
Сборные обделки монтируют из тю-
бингов или из блоков. Тюбинги
изготавливают из чугуна или из же-
лезобетона. Они имеют круговые и
радиальные борта, а также проме-
жуточные ребра жесткости. При мон-
таже обделки тюбинги соединяют
между собой в кольцо болтами че-
рез отверстия в радиальных бортах,
а через отверстия в круговых бор-
тах — со смежными кольцами.
Смежные кольца тюбинговой об-
делки монтируют с перевязкой швов
между радиальными болтами.
Блоки изготавливают из железо-
бетона. Они имеют прямоугольное
или ребристое сечение. Блоки укла-
дывают в кольцо без скрепления бол-
тами и, как правило, без перевязки
швов в смежных кольцах. Отсутствие
болтовых скреплений в блочной об-
делке снижает трудоемкость работ и
сокращает время, необходимое на ее
возведение по сравнению с тюбинго-
вой обделкой.
Монтаж сборных обделок ведут с
применением специальных механизи-
рованных агрегатов — тоннельных
укладчиков. Различие в конструкции
тюбинговых и блочных мбделок ока-
зывает существенное влияние на сос-
тав и порядок выполнения рабочих
операций при их монтаже. Очевид-
но, что это различие диктует опре-
деленные требования и к тоннель-
ным укладчикам. Так, монтаж обдел-
ки из железобетонных или чугунных
тюбингов ведут укладчиками рычаж-
ного типа, а из железобетонных
блоков — укладчиками как рычаж-
ного, так и дугового типа.
Технология возведения сборной об-
делки включает разгрузку тюбингов
или блоков с транспортных средств,
подачу их под захватывающее при-
способление укладчика, закрепление
на нем и подачу этих элементов
к месту установки в кольце.
Монтаж сборной обделки ведут под
защитой оболочки щита после оче-
редной его передвижки на новую
заходку. Включив обратный ход
щитовых гидроцилиндров, освобож-
дают место для монтажа очередного
кольца. Элементы обделки доставля-
ют на специальных тележках на узко-
колейном железнодорожном ходу —
тюбинго- или блоковозках, а также
автотранспортом. В зависимости от
средств доставки и технологического
оборудования за щитом элементы об-
делки подают непосредственно под
захват укладчика или разгружают
на расстоянии нескольких десятков
метров от щита. В последнем случае
тюбинги или блоки перемещают к
укладчику с помощью тельфера, под-
вешенного к монорельсу, или по
рольгангу, установленному с накло-
ном в сторону щита.
Монтаж тюбинговой об-
делки производят снизу вверх ры-
чажными укладчиками (рис. 2.5).
Монтаж обделки начинают с уста-
новки лоткового тюбинга на очи-
Рис. 2.5. Монтаж сборной обделки из чугун-
ных тюбингов:
/ — рычаг тюбингоукладчика; 2—чугунный тюбинг
щенную от грунта и мусора поверх-
ность оболочки щита. При этом
строго соблюдают его проектное по-
ложение, не допуская отклонения в
плане и профиле. Болтовые отвер-
стия в кольцевом борте тюбинга
совмещают с болтовыми отверстиями
ранее смонтированного кольца, заби-
вая в них стальные конические стер-
жни оправки. Затем устанавливают
болты с гидроизоляционными шайба-
ми и затягивают их пневмосбол-
чивателем. После этого оправки
выбивают, в освободившиеся болто-
вые отверстия вставляют болты и
затягивают их до отказа. Для сов-
мещения болтовых отверстий каждо-
го следующего за лотковым тюбинга,
кроме двух оправок по его коль-
цевому борту, забивают дополни-
тельную оправку в радиальный борт.
Освобождать рычаг укладчика и про-
изводить укладку последующего тю-
бинга можно только после надежного
закрепления ранее уложенного. Тю-
бинги выше горизонтального диа-
метра тоннеля должны скрепляться
только с выдвижных площадок
укладчика. При монтаже кольца не-
обходимо вести контроль за плот-
ностью примыкания бортов смежных
101
тюбингов и качеством затяжки бол-
тов.
Сборку тюбингового кольца произ-
водят три-четыре проходчика и ма-
шинист укладчика. В зависимости от
конструкции обделки и диаметра тон-
неля трудозатраты составляют от 6
до 12 чел.-ч при диаметре тоннеля
5,5—6 м, и от 20 до 30 чел.-ч при
диаметре тоннеля 8,5—9 м.
Сигналы машинисту укладчика в
процессе монтажа кольца подает
только один рабочий, назначенный
технадзором (обычно бригадир).
Для обеспечения безопасности веде-
ния монтажных работ рабочие не
должны находиться в зоне вращения
рычага, а также стоять под поднятым
тюбингом и перемещаться по лест-
ницам укладчика. Запрещается ос-
тавлять тюбинг в поднятом состоя-
нии по окончании смены или во
время перерыва в работе.
После установки замкового элемен-
та необходимо определить величины
отклонений геометрических размеров
собранного кольца от проектного
кругового очертания — эллиптич-
ность кольца. Для этого кольцо из-
меряют по вертикальному и горизон-
тальному диаметрам, а также по
двум диаметрам под углом 45° к
горизонту. Отклонение измеренных
величин не должно превышать зна-
чений, установленных Строительны-
ми нормами. Так, например, для
сборных обделок перегонных и стан-
ционных тоннелей метрополитена
эллиптичность колец до передвижки
щита и укладчика не должна пре-
вышать ±25 мм, после передвиж-
ки — ±50 мм.
Монтаж обделки из желе-
зобетонных блоков произво-
дят укладчиками как рычажного, так
и дугового типа в зависимости от
конструкции обделки. При использо-
вании рычажного укладчика монтаж
блочной обделки ведут от нижнего
элемента к замковому с соблюде-
нием приемов и правил, подобных
указанным при монтаже тюбинговой
обделки. При укладке блоков выше
горизонтального диаметра их поддер-
живают выдвижными балками, рас-
102
положенными на арках укладчика.
Блоки, как правило, собирают без
перевязки радиальных швов между
кольцами. Взаимное расположение
блоков в кольце без уступов обеспе-
чивается за счет конструкции стыка
между ними. В большинстве случаев
для этой цели применяют фиксирую-
щие безрезьбовые шпильки, которые
вставляют при монтаже в специаль-
ные отверстия по торцам блоков.
Взаимное смещение блоков в кольце
по продольным стыкам не должно
превышать ±10 мм, а по кольце-
вым — ±15 мм.
Монтаж кольца заканчивают уста-
новкой замкового элемента. Как
правило, этот элемент образуют, ук-
ладывая по ширине кольца три бло-
ка-вкладыша, которые заводят по-
очередно со стороны забоя.
Сборные блочные обделки тоннелей
целесообразно возводить с обжатием
в грунт. Сущность этого способа
заключается в том, что кольцо блоч-
ной обделки, смонтированное под
защитой оболочки щита, плотно при-
жимают к контуру выработки, как
только после передвижки щита оно
выйдет за пределы оболочки. Плот-
ный контакт такой обделки с грун-
том по всему периметру обеспечи-
вает немедленное включение ее в
работу с окружающим массивом,
предупреждает осадки поверхности
земли, исключает необходимость пер-
вичного нагнетания раствора за об-
делку. Очевидно, что применение об-
жатых в грунт обделок рационально
в таких условиях, когда при проход-
ке может быть создан гладкий кон-
тур выработки правильной круговой
формы и обеспечена ее устой-
чивость за пределами оболочки щита
на период разжатия кольца. Этим
условиям соответствует сооружение
тоннелей механизированными щита-
ми в плотных супесях и суглин-
ках, в пластичных или плотных
глинах, слабых скальных грунтах.
Основными механизмами для мон-
тажа и обжатия обделки являются
рычажный или дуговой укладчик и
распорные домкраты. Как правило,
используя существующие механиз-
мы, вносят в них соответствующие
изменения, связанные с особен-
ностями монтажа. Последователь-
ность укладки блоков в кольцо за-
висит от конструкции обделки и при-
нятого метода ее обжатия.
Методы обжатия обделки весьма
разнообразны. Наибольшее распро-
странение получили методы обжатия
вдавливанием в кольцо щитовыми
гидроцилиндрами трапециевидных
(клиновых) блоков (рис. 2.6, а)
или разжатия кольца специальными
гидроцилиндрами (рис. 2.6, б). В
первом случае функции распорного
элемента, фиксирующего разжатое
положение кольца, выполняют кли-
новые блоки /, вдавливаемые между
смежными блоками обделки 2, а во
втором — зазор между блоками
кольца, раздвинутыми гидроцилинд-
рами 3, который фиксируется раз-
личного рода вкладышами 4 или
жестким бетоном.
Устройства для обжатия обдел-
ки могут находиться непосредствен-
но в распорном стыке либо за его
пределами. Распорные стыки распо-
лагают в своде, боках или лотке
обделки. Усилие обжатия зависит от
диаметра обделки, свойств окружаю-
щего грунта, места расположения
распорных устройств и составляет от
150 до 600 кН (15—60 т).
Результаты производственного
внедрения обделок, обжатых в грунт,
и значительный объем научных ис-
следований доказали, что в плотных
грунтах целесообразно разжимать
обделку из лотка, существенно со-
кращая время на ее возведение.
Например, при проходке перегонных
тоннелей ленинградского метрополи-
тена такую обделку монтируют ук-
ладчиком кольцевого типа специаль-
ной конструкции (рис. 2.7, а). Блоки
обделки 3, начиная с верхнего,
проталкивающими механизмами 4
поочередно справа и слева направ-
ляются по роликовым опорам 1 кон-
дуктора 2 вверх до смыкания в
шелыге свода. Упорами блоки удер-
живают на кондукторе до укладки
лотковых блоков. Лотковые блоки
6 (рис. 2.7, б) устанавливают в
Рис. 2.6. Схема обжатия сборной железо-
бетонной обделки
последнюю очередь по два в кольце.
Конфигурация смежных торцов лот-
ковых блоков такова, что при совме-
щении они образуют нишу для уста-
новки распорного гидроцилиндра 7.
Смонтированное кольцо разжимают
этим гидроцилиндром в два этапа.
На первом этапе ликвидируют строи-
тельный зазор между поверхностью
кольца и оболочкой щита, на вто-
ром — обжимают кольцо в грунт
усилием до 300 кН (30 тс) после
схода его с оболочки. После окон-
чательного обжатия кольца в стык
лотковых блоков вставляют клино-
видные вкладыши 5 и удаляют гидро-
цилиндр. На его место вставляют
железобетонный вкладыш на цемент-
но-песчаном растворе.
Процесс сборки блоков по этой
технологии происходит практически
непрерывно, что выгодно отличает
ее от всех известных ранее, обеспе-
чивает высокую производительность
и качественный монтаж обделки. При
этом созданы лучшие условия охра-
ны труда, так как рабочие не вы-
полняют монтажных работ на высоте.
Монтаж кольца выполняют всего
3 чел. за 7—9 мин, а общее время
на возведение обделки, включая об-
жатие кольца и омоноличивание сты-
ков, составляет 25—30 мин. Таким
образом, трудоемкость работ на воз-
ведение одного кольца этой обделки
составляет 1,2—1,5 чел.-ч.
При сооружении перегонных тон-
нелей метрополитена в слабых устой-
’ юз
Рис. 2.7. Схема монтажа железобетонной обделки кольцевым (конвейерным) блокоукладчиком
(а) и узел разжатия в локтевом блоке (б)
чивых грунтах естественной влаж-
ности (глинистые грунты и суг-
линки с / =0,8-4-1) применяют конст-
рукцию сборной железобетонной об-
делки, обжатие которой производят
из лотка двумя гидроцилиндрами
(рис. 2.8). Обделку монтируют ры-
чажным блокоукладчиком 1 в сле-
дующем порядке (показана на рисун-
ке римскими цифрами). Первым
устанавливают лотковый блок 3,
в торцах которого имеются ниши 4.
В эти ниши устанавливают распор-
ные гидроцилиндры, развивающие
при обжатии усилие до 300 кН
(30 т). Затем поочередно с правой
и левой стороны монтируют осталь-
ные блоки обделки. В стыки блоков
в процессе монтажа устанавливают
металлические шпильки. При мон-
таже блоков выше горизонтального
диаметра кольца их поддерживают
выдвижными балками укладчика 2.
После установки последнего блока
включают одновременно оба гидро-
цилиндра, производя первичное раз-
жатие кольца до смыкания блоков
в своде. Это положение кольца фик-
Рис. 2.8. Схема монтажа железобетонной
обделки рычажным укладчиком
104
сируют при помощи металлических
прокладок и передвигают щит. Пос-
ле схода кольца с оболочки щита
снова включают одновременно оба
гидроцилиндра, производя вторичное
и окончательное разжатие кольца.
Окончательное разжатие производят
до того момента, когда в зазоры а
между лотковым блоком и смежными
с ними блоками будет возможно
установить железобетонные вклады-
ши 5. Затем снимают давление,
извлекают гидроцилиндры и на их
место устанавливают вкладыши 6.
Зазоры между вкладышами и бло-
ками заливают цементным раство-
ром.
Время на монтаж обделки, ее обжа-
тие и омоноличивание стыков состав-
ляет 1,3—1,5 ч, трудоемкость работ
7—8 чел.-ч.
Практика отечественного метро-
строения показала, что при соответ-
ствующем изменении конструкции
оболочки щита обжатые в грунт
обделки можно возводить и в пес-
чаных грунтах естественной влаж-
ности. Для этого оболочку щита на-
ращивают на ширину одного кольца
отдельными стальными полосами
толщиной до 6 мм. Полосы распо-
лагают вплотную друг к другу по
всему периметру, образуя гибкую
часть оболочки. Монтаж кольца ве-
дут в пределах жесткой части обо-
лочки, а после передвижения щита
под прикрытием гибкой ее части про-
изводят обжатие обделки с двух
сторон на уровне, близком к гори-
зонтальному диаметру.
Монолитно-прессованная обделка
возводится обжатием бетонной сме-
си, уложенной за кольцевую опа-
лубку. Обжатие обычно производят
усилиями гидравлических цилиндров
в направлении оси тоннеля.
Достоинством монолитно-прессо-
ванной обделки является возмож-
ность ее применения в широком диа-
пазоне инженерно-геологических ус-
ловий — в любых грунтах, способных
оказать отпор бетонной смеси в про-
цессе ее обжатия. В случае воз-
ведения такой обделки в водонасы-
Рис. 2.9. Схема возведения обделки из моно-
литно-прессованного бетона:
а—в неустойчивых грунтах; б и в—в устойчивых
грунтах
щенных грунтах необходимо обеспе-
чить водонепроницаемость бетона.
Применяя такую обделку, обеспечи-
вают плотный контакт ее с окру-
жающим грунтом, способствуя более
благоприятному статическому взаи-
модействию системы «обделка —
грунт». В этом случае также отпадает
необходимость первичного и конт-
рольного нагнетания цементного рас-
твора за обделку, существенно
уменьшаются осадки поверхности
земли, исключаются работы по гид-
роизоляции стыков, присущие сбор-
ной обделке.
В нашей стране разработаны и
широко применяются различные спо-
собы прессования обделки в зави-
симости от свойств окружающих тон-
нель грунтов. При сооружении тон-
нелей в слабых грунтах (пески,
глинисто-песчаные грунты, мягкие
глины) прессование бетонной смеси
производят за счет реактивного
усилия щитовых домкратов при пере-
движке щита (рис. 2.9, а). Бетон-
ную смесь подают в кольцевое
пространство между оболочкой щита
1 и опалубкой 4. Со стороны щита
это пространство перекрыто прессу-
ющим кольцом 2. Прессующее коль-
цо соединено при помощи патруб-
ка с бетоноводом 5. Щит, передви-
гаясь вперед, упирается щитовыми
105
гидроцилиндрами через прессующее
кольцо в бетонную смесь. Смесь
под давлением уплотняется, плотно
прилегает к контуру выработки,
заполняя пространство, освобожден-
ное оболочкой щита при его пере-
движке.
При сооружении тоннелей в плот-
ных устойчивых грунтах с
коэффициентом крепости f^l,5
прессование бетонной смеси возмож-
но по двум вариантам. По одному из
них (рис. 2.9, б) разработку грунта и
возведение обделки выполняют пос-
ледовательно. Вначале разрабаты-
вают грунт в забое и передви-
гают щит. Опорой ему служит рас-
порное кольцо 6, закрепленное
разжатием в контур выработки и
оснащенное гидравлическими ци-
линдрами 7 с противоположной от
щита стороны. Этими гидроцилинд-
рами через прессующее кольцо 2
обжимают уложенную за опалубку
4 бетонную смесь. Прессующее коль-
цо может иметь оболочку для за-
щиты зоны укладки бетонной смеси
в грунтах, склонных к вывалообразо-
ванию. Система, состоящая из рас-
порного и прессующего колец, пере-
двигается независимо от щита.
По другому варианту (рис. 2.9, д)
разработку грунта в забое и возве-
дение обделки производят парал-
лельно и независимо друг от друга.
Работа по этой схеме возможна в
грунтах, позволяющих оставлять на
некоторое время выработку за щитом
без крепления. Система включает два
распорных кольца. Распорное кольцо
8 служит опорой гидроцилиндрам
щита при его передвижении. Это
кольцо, щит подтягивает к себе спе-
циальными гидроцилиндрами после
очередной передвижки. Распорное
кольцо 6 служит опорой для гидро-
цилиндров 7, обжимающих бетонную
смесь через прессующее кольцо 2.
Расстояние между распорными коль-
цами назначают в зависимости от
устойчивости незакрепленной выра-
ботки.
Бетонную смесь приготавливают
в большинстве случаев на строи-
тельной площадке у тоннеля и до-
ставляют составами в пневмоподат-
чиках к месту укладки.
Обжатие бетонной смеси проводят
в две стадии: на первой стадии —
давлением под торцом прессующего
кольца, равным 0,3—0,5 МПа (3—
5 кгс/смО, в течение 3—6 мин; на
второй стадии — давлением до
2—5 МПа (20—50 кгс/см2), продол-
жительность которого устанавли-
вают в зависимости от свойств окру-
жающего грунта, но в любом случае
не более 40 мин.
Для возведения монолитно-прес-
сованной обделки может быть ис-
пользована шарнирно-складываю-
щаяся секционная опалубка. Длину
опалубки назначают в зависимости
от скорости возведения обделки и
минимально допустимого времени
выстойки бетона в опалубке. На-
пример, при сооружении перегонных
тоннелей метрополитена в песчаных
грунтах используют секционную
шарнирно-складывающуюся опалуб-
ку из 12—14 секций длиной 600 мм
каждая. Такая опалубка обеспечи-
вает набор бетоном необходимой
прочности при темпах бетонирова-
ния до 120—130 м/мес. В крепких
грунтах число секций опалубки мож-
но сократить до 8.
После распалубливания поверх-
ность монолитно-прессованной об-
делки должна быть ровной. Уступы
между кольцами обделки в вер-
тикальной плоскости не должны пре-
вышать ±30 мм. При относительной
влажности в тоннеле менее 80 %
поверхность обделки увлажняют не
позднее, чем через 3 ч и в дальней-
шем в течение суток через каждые
6 ч. Недостатком секционной шар-
нирно-складывающейся опалубки
являются многократно повторяю-
щиеся операции по снятию и уста-
новке каждой сравнительно корот-
кой ее секции. Поэтому дальнейшее
совершенствование способа строи-
тельства тоннелей с монолитно-прес-
сованной обделкой следует ожидать
именно на основе использования
скользящих опалубок.
106
2.5.	НАГНЕТАНИЕ РАСТВОРА
ЗА СБОРНУЮ ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУ
Нагнетание цементного раствора
при щитовой проходке производят
только за сборные обдел-
ки для заполнения пустот между
обделкой и грунтом. При щитовой
проходке эти пустоты могут возник-
нуть из-за строительного зазора
между обделкой и оболочкой щита,
переборов грунта в забое (при ис-
пользовании обычных щитов), эллип-
тичности колец обделки и пр. Свое-
временное заполнение пустот за об-
делкой способствует предотвраще-
нию осадок вышележащего грунто-
вого массива и земной поверхности,
обеспечивает совместную работу об-
делки с окружающим грунтом, пре-
дотвращая развитие горного дав-
ления, и способствует более равно-
мерному его распределению по кон-
туру обделки. Кроме того, нагне-
таемый раствор служит антикорро-
зионной и гидроизоляционной обо-
лочкой. При проходке тоннелей в
плывунных или водонасыщенных пес-
чаных грунтах нагнетание за обдел-
ку не производят.
Технология работ по нагнетанию
раствора за сборную обделку при
щитовом способе проходки в основ-
ном сходна с технологией» по нагне-
танию раствора за монолитную бе-
тонную обделку при горном спосо-
бе, но конструктивные различия
этих обделок обусловливают неко-
торые отличия и в выполнении ра-
бот. Так же, как и при монолит-
ной обделке, нагнетание раствора
за сборную обделку проводят, как
правило, в два этапа: первичное
нагнетание, а затем контрольное
(повторное), нагнетание. При воз-
ведении сборных обделок, обжатых
в грунт, осуществляют только конт-
рольное нагнетание.
Первичное нагнетание произво-
дят за сборную обделку тоннеля
в большинстве случаев цементно-
песчаным раствором. Иногда, если
пустоты за обделкой достигают зна-
чительных размеров (например, при
разработке грунта буровзрывным
способом в тоннелях большого диа-
метра), для первичного нагнетания
используют бетоннукЗ смесь, а также
гравий или щебень с последующим
нагнетанием цементно-песчаного ра-
створа. Состав раствора устанав-
ливают в соответствии с материа-
лом обделки и гидрогеологическими
условиями. Так, для нагнетания за
чугунную обделку рекомендуется сос-
тав цементно-песчаного раствора
1:3, а за сборную железобетон-
ную —1:2. Для повышения водо-
непроницаемости цементного камня,
уменьшения усадки при твердении,
а также для улучшения техноло-
гических свойств раствора в нагне-
таемые растворы вводят различные
химические добавки, которые обес-
печивают эти требования.
Растворы для нагнетания приго-
тавливают непосредственно на месте
работ в растворомешалках, произ-
водительность которых должна обес-
печивать бесперебойную работу на-
сосов, подающих раствор за обдел-
ку (типа С-263, С-317 или С-8685).
Работы ведут с инвентарных теле-
жек, входящих в состав щитовых
комплексов. Эти тележки оснащены
растворомешалками, растворонасо-
сами и оборудованием для подъема
контейнеров или вагонов с сухой
смесью. Растворовод присоединяют
к обделке с помощью инъектора.
Инъектор для нагнетания за чугун-
ную тюбинговую обделку выполнен
в виде короткой трубы, на конце кото-
рой по внешней поверхности нанесе-
на резьба, соответствующая резьбе
отверстия в тюбинге для нагнета-
ния. Инъектор присоединяют к об-
делке ввинчивая его в это отвер-
стие.
Вариант конструкции инъектора и
крепление его к блоку железо-
бетонной обделки показаны на рис.
2.10, а. Инъектор вставляют в
овальное отверстие 1 блока обделки
3 и поворачивают на 90° так, чтобы
овальная металлическая пластина 2,
приваренная на конце трубы инъек-
тора 4, заняла положение «вкрест»
отверстия блока. Закручивая гайку
7 с наваренной на нее пластиной
107
Рис. 2.10. Схема установки инъекторов для
первичного нагнетания за сборную обделку из
железобетонных блоков (а) и для контроль-
ного нагнетания (б)
6,	прижимают резиновую прокладку
5, наглухо и герметично закрепляя
инъектор в блоке.	t
Первичное нагнетание раствора
производят за каждое последнее
смонтированное кольцо. В устойчи-
вых и плотных грунтах с коэф-
фициентом крепости f = l,5 и выше
нагнетание за каждое последнее
смонтированное кольцо можно про-
изводить до уровня горизонтального
диаметра, но не допускать отстава-
ния по своду более трех колец.
До начала нагнетания со стороны
щита уплотняют зазор между об-
делкой и оболочкой щита (пикотаж),
используя древесную стружку и мел-
кие лесоотходы. В слабых неустой-
чивых грунтах целесообразно при-
менять для этой цели уплотняющее
резиновое кольцо, закрепленное меж-
ду щитовыми гидроцилиндрами и об-
делкой, или пневматическое торовое
устройство. Это устройство выполня-
ют из прорезиненной ткани в виде
кольцевой камеры, закрепленной в
конце оболочки щита. Когда в каме-
108
ру нагнетают сжатый воздух, она,
раздуваясь, плотно перекрывает про-
странство между наружной поверх-
ностью обделки и оболочкой щита.
Нагнетание производят снизу вверх
по кольцу во все отверстия в спинках
тюбингов или блоков по обе сторо-
ны тоннеля. При этом в тюбинговое
кольцо (со связями растяжения)
нагнетание ведут поочередно слева и
справа от оси обделки, а в кольцо
сборной блочной обделки (без связей
растяжения)— двумя инъекторами
одновременно в симметрично распо-
ложенные отверстия. Раствор в каж-
дое отверстие нагнетают до тех пор,
пока он не дойдет до уровня отвер-
стий, расположенных выше. Тогда
инъектор переставляют в следую-
щее по направлению к своду отвер-
стие и т. д. вплоть до замковой
части свода. Отверстие после снятия
инъектора закрывают деревянной
пробкой.
Работы по первичному нагнета-
нию раствора за обделку выполня-
ют 2 чел. Трудозатраты, как прави-
ло, составляют 2—3,5 чел.-ч на
1 м3 смеси.
Контрольное (повторное) нагнета-
ние производят водоцементным раст-
вором. Целью работ является запол-
нение пустот, оставшихся после пер-
вичного нагнетания, и усадочных
трещин в затвердевшем растворе.
Работы по контрольному нагнета-
нию ведут со специальной тележ-
ки, расположенной за пределами щи-
тового комплекса. Раствор приготав-
ливают на месте работ в растворо-
мешалках и не позднее, чем за 30 мин
нагнетают за обделку тоннеля насо-
сами типов С-263, С-317.
В обводненных грунтах контроль-
ное нагнетание за обделку из сбор-
ного железобетона производят после
чеканки швов и отверстий для
первичного нагнетания, а также пос-
ле гидроизоляции болтовых отвер-
стий и отверстий для установки
шпилек в ребрах блоков. За чугун-
ную обделку контрольное нагнетание
производят до чеканки швов.
В сухих грунтах при всех видах
обделки контрольное нагнетание вы-
полняют после чеканки швов обдел-
ки.
Нагнетание ведут через скважи-
ны, которые пробуривают через слой
первичного нагнетания 9 (рис. 2.10,
б) по всему периметру кольца. В
железобетонной сборной обделке 3
скважины размещают в местах пере-
сечения швов, а в чугунной — в от-
верстиях для нагнетания в стенках
тюбингов. В пробуренные отверстия
устанавливают инъекторы 4 для
контрольного нагнетания, которые
оснащены упругим уплотнителем 8
для герметизации устья скважины,
натяжной гайкой 10, манометром 12
для контроля за давлением нагнета-
ния и пробковым краном 11. Конт-
рольное нагнетание раствора за
обделку производят снизу вверх
через все пробочные отверстия, пере-
ставляя сопло после того, как прек-
ратится поглощение раствора при
предельном давлении. Предельное
давление нагнетания за чугунные
обделки не должно превышать 1 МПа
(10 кгс/см2), за сборные железо-
бетонные обделки эту величину опре-
деляют расчетом, учитывая возмож-
ность смещения блоков и трещино-
стойкость материала.
Примерные затраты на контроль-
ное нагнетание цементного раствора
на участке перегонного тоннеля мет-
рополитена длиной 6 м при среднем
расходе цемента 0в5 м5 на 1 м
составляют: при нагнетании за тю-
бинговую обделку 14—16 чел.-ч. за
блочную — 20—22 чел.-ч.
Качество законченных работ уста-
навливают внешним осмотром, про-
веркой отсутствия пустот за обдел-
кой (с помощью металлического
щупа через разбуриваемые скважи-
ны), а также нагнетанием раствора
во вновь пробуренные скважины.
В отдельных случаях выбуривают
керны — столбики затвердевшего
раствора и грунта, остающиеся в
трубке при вращательном бурении
специальной коронкой. Качество за-
цементированного грунта, окружаю-
щего обделку, определяют нагнета-
нием воды в контрольные скважи-
ны, пробуренные в грунт на 400—
600 мм. Нагнетание считается удов-
летворительным, если водопоглоще-
ние грунта не превышает 0,01 л/мин.
Результаты контроля за работами по
нагнетанию за тоннельную обделку
записывают в журналах производст-
ва работ.
Безопасность ведения работ по наг-
нетанию раствора обеспечивается
при выполнении следующих основ-
ных требований. До начала работы
вся система растворовода должна
быть испытана на давление воды,
в 1,5 раза превышающее рабочее.
Необходимо ежедневно проверять
исправность манометров и предохра-
нительных клапанов. В процессе про-
ведения работ необходимо тщательно
следить за надежным креплением
растворовода на всем его протяже-
нии и за плотным соединением его
звеньев. Инъектор должен быть на-
дежно закреплен в обделке и до-
полнительно прикреплен к ней
страхующими устройствами. При
продувке растворовода сжатым воз-
духом опасное место должно быть
ограждено, а рабочие удалены от
выходного отверстия растворовода
на безопасное расстояние (не ме-
нее 10 м). Запрещается ликвиди-
ровать пробки в раствороводе, увели-
чивая давление в системе выше
допустимого.
2.6.	ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ СБОРНЫХ
ОБДЕЛОК
Чугунные и . железобетонные тю-
бинги, а также железобетонные
блоки сборных обделок обладают
достаточно высокой водонепроницае-
мостью в тех условиях, для кото-
рых рекомендовано их применение.
Поэтому грунтовые воды проникают
в тоннель главным образом через
швы между тюбингами или блока-
ми, а также через болтовые отвер-
стия и отверстия для нагнетания.
Работы по гидроизоляции чугун-
ной обделки выполняют на рас-
стоянии не менее 25 м от забоя.
Для герметизации болтовых отвер-
стий применяют стальные сферичес-
109
Рис. 2.11. Схема гидроизоляции болтового
соединения тюбингов и стыка между ними:
а—до затяжки болта; б—после затяжки; 1—
болт; 2—асбобитумная шайба; 3—асбобутим; 4—
чеканочная канавка; 5—уплотняющий материал
кие шайбы с тугоплавким асбоби-
тумным наполнителем (рис. 2.11).
Одну такую шайбу помещают под го-
ловку болта, другую — под гайку.
При затяжке болтов сферические
шайбы сплющиваются, заполняя ас-
бобитумной мастикой зазор между
болтом и стенкой болтового отвер-
стия. Применяют также полиэтиле-
новые уплотняющие шайбы. Отвер-
стия для нагнетания раствора изо-
лируют, устанавливая под заплечи-
ки нарезной пробки специальную
асбобитумную шайбу. При закру-
чивании пробки битумная масса за-
полняет кольцевой зазор в резьбовом
соединении и герметизирует отвер-
стие.
Уплотнение швов канавок —
чеканку производят специальным уп-
лотняющим материалом — замазкой
из водонепроницаемого расширяю-
щегося цемента (ВРЦ), гипсоглино-
земистого цемента или специального
безусадочного уплотняющего соста-
ва (БУС). Цемент затворяют водой
в соотношении 1:10. Канавку перед
заполнением очищают до металли-
ческого блеска пескоструйным аппа-
ратом с последующей продувкой
сжатым воздухом. Уплотняющую за-
мазку готовят небольшими порция-
ми (по 2—3 кг) для того, чтобы мож-
но было использовать ее в течение
10 мин. Укладывают ее в канавку
вручную или пневматическими це-
ментоукладчиками и уплотняют (че-
канят) пневматическими молотками
РМ-1 или РМ-3 с набором чеканоч-
но
ных наконечников. Материал укла-
дывают в канавку и чеканят в два-
три слоя участками длиной по 3—4 м
сверху вниз по кольцу: вначале про-
дольные швы и места сопряжений
их с кольцевыми, а затем кольцевые
швы.
При значительном напоре грунто-
вой воды для гидроизоляции швов
используют свинцовый шнур. Его
помещают в чеканочную канавку и
расплющивают чеканочными молот-
ками. Убедившись в герметичности
шва, поверх свинца канавку расче-
канивают цементной замазкой.
Гидроизоляцию швов сборных
железобетонных обделок
производят до контрольного нагне-
тания при помощи ВРЦ, гипсо-
глиноземистого цемента или БУС, со-
блюдая те же приемы и правила,
что и при чугунной обделке. Отвер-
стия для нагнетания очищают и заде-
лывают, зачеканивая послойно уп-
лотняющую замазку на всю глуби-
ну отверстия торцовой чеканкой
круглого сечения.
Для гидроизоляции стыков и
отверстий сборных железобетонных
обделок можно также применять
аэрированные растворы. В этом слу-
чае дорогостоящие и дефицитные
замазки из ВРЦ или БУС заменяют
обычными портландцементами со
специальными вспенивающими до-
бавками. Канавки заделывают на
всю глубину двумя-тремя слоями
раствора с помощью специального
пистолета.
После гидроизоляции швов и
отверстий для первичного нагнета-
ния в стыки между блоками железо-
бетонной обделки производят конт-
рольное нагнетание через скважины,
пробуренные в местах пересечения
швов.
Работы по гидроизоляции сборной
обделки выполняет звено из 7—8 чел.
поточным методом на участках по
6—8 м со специальной тележки.
Трудозатраты на гидроизоляцию 1 м
чугунной обделки перегонного тон-
неля метрополитена (общая длина
чеканочных канавок 24 м) составля-
ют 12—13 чел.-ч.
Трудозатраты на гидроизоляцию
1 м блочной железобетонной об-
делки перегонного тоннеля метро-
политена (при общей длине чеканоч-
ных канавок 23—24 м) составляют
9—10 чел.-ч.
2.7.	КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ РАБОТ
ПРИ ЩИТОВОМ СПОСОБЕ ПРОХОДКИ
При щитовом способе сооруже-
ния тоннелей комплексная механиза-
ция работ предусматривает непре-
рывное и одновременное выполнение
механизированным способом всех ос-
новных и вспомогательных операций
от забоя до участка готового тон-
неля. Необходимый для этого ком-
плект оборудования, основу которого
составляет проходческий щит, приня-
то называть щитовым механизиро-
ванным комплексом.
Очевидно, что ведущая машина
такого комплекса — механизирован-
ный проходческий щит. Машины и
механизмы, расположенные за щи-
том, состоят из оборудования для
возведения обделки, передвижной
технологической платформы, тран-
спортного моста для ленточного
транспортера, средств для транспор-
тировки грунта из тоннеля, обору-
дования для нагнетания раствора за
обделку и для гидроизоляционных
работ, гидравлического и электри-
ческого оборудования. Применение
щитовых механизированных комп-
лексов создает условия для частич-
ной или полной автоматизации про-
изводства, существенно облечает
труд проходчиков и повышает его
безопасность, улучшает санитарные
условия и ставит на новый уро-
вень общую культуру производства
горнопроходческих работ.
В результате значительного объе-
ма научно-исследовательской и прак-
тической работы советскими специа-
листами создан большой парк высо-
копроизводительных механизиро-
ванных щитовых комплексов для
строительства тоннелей малого и
среднего диаметров в песках естест-
венной влажности, в мягких и
плотных глинах, в смешанных грун-
тах с включением гравия, а также
в скальных с коэффициентом крепо-
сти
В качестве примеров применения
щитовых механизированных комп-
лексов ниже приведены технологи-
ческие схемы, разработанные для
сооружения перегонных тоннелей
метрополитена. При этом из боль-
шого числа возможных вариантов
рассмотрены только наиболее харак-
терные как с точки зрения разме-
ров поперечного сечения тоннеля и
инженерно-геологических условий, в
которых рекомендовано применение
механизированных комплексов, так и
с точки зрения конструктивного ре-
шения обделок, возводимых с при-
менением этих комплексов.
Проходческие механизированные
щитовые комплексы для строитель-
ства тоннелей со сборной обделкой
имеют маркировку КТ или КМ.
Для сооружения тоннелей со сбор-
ной железобетонной обделкой в одно-
родных устойчивых грунтах с коэф-
фициентом крепости f^3, таких,
как плотные сухие глины или мяг-
кие мергели, целесообразно исполь-
зовать комплекс КТ-1-5,6.
На рис. 2.12 показана принци-
пиальная технологическая схема со-
оружения тоннеля комплексом КТ-
1-5,6 с обделкой, обжатой в грунт.
Головной частью комплекса является
механизированный щит, породораз-
рабатывающий орган 1 которого ос-
нащен резцами и скалывателями,
закрепленными на четырехлучевой
крестовине. Цикл проходки тоннеля
начинают (после очередной пере-
движки щита) с разработки забоя,
выдвигая породоразрабатывающий
орган на первые 0,5 м. Разрушен-
ный грунт погрузочными ковшами
сгружается на щитовой транспортер,
а с него по ленточному конвейеру
транспортного моста 3— в бункер.
Из бункера грунт грузят в вагонет-
ки 6, которые подают нерасцеплен-
ными составами по двухпутной пере-
движной платформе 8. Транспортный
мост, на котором, кроме ленточного
конвейера, установлено гидравли-
111
Рис. 2.12. Технологическая схема сооружения тоннеля механизированным щитовым комплексом
КТ-1-5,6 со сборной железобетонной обделкой, обжатой в грунт
ческое и электрическое оборудова-
ние (в частности, электрическая таль
4) опирается с одной стороны на
щит, а с другой — на скользя-
щую опору 5.
Одновременно с разработкой забоя
разжимают в грунт ранее уложен-
ное кольцо обделки, которое сошло
с оболочки щита после его перед-
вижки. Между лотковыми блоками
разжатого кольца устанавливают
клинья, вкладыши и омоноличивают
стык раствором. Затем, не прекращая
разработку и погрузку грунта, дуго-
вым укладчиком 2 собирают очеред-
ное кольцо обделки под защитой
Наименование работ	Единица измере- ния	Объем работ	Трудоем- кость, чел.-ч	Время производственного процесса, мин					
				10	20.	30	90	50	60
Разработка грунта режущим органом щита	м3	29,6	. 0,7		1				
									
Погрузка грунта в вагонетки	м3	14,6	1,9		2			2 '	
									
Подборка грунта в лотки между режущим органом и диафраг- мой	м3	0,3	0,9			2			2 |
Профилактический осмотр механизмов	—	—	0,2			1 I			У|
Передвижка щита	. м	1	0,6			к			
Наращивание откаточных путей	м	2	0,3 .			• ।			3
Разгрузка блоков обделки	Кольио	1	 f,05		3.		«г		
						, 1			
Монтаж обделки и первичное обжатие	Кольцо	1	0,95		3			3	
									
Окончательное обжатие и омо- ноличивание стыка	Кольцо	1	0,4						
Рис. 2.13. Циклограмма на сооружение 1 м тоннеля со сборной железобетонной обделкой,
обжатой в грунт, механизированным щитовым комплексом КТ-1-5,6 (цифрами указано число
рабочих, выполняющих операцию)
112
оболочки щита и производят пред-
варительное его обжатие (см. рис.
2.7). Блоки обделки 7 и нагнета-
тель раствора 9 следуют за щитом
на специальных тележках.
По окончании разработки забоя
на первые 0,5 м очищают от грун-
та пространство между диафрагмой
щита и выдвинутым вперед породо-
разрабатывающим органом;убирают
режущий орган в исходное положе-
ние и передвигают щит, освобож-
дая место под монтаж очередного
кольца. На этом цикл заканчивается.
На рис. 2.13 представлена цикло-
грамма на проходку 1 м перегон-
ного тоннеля метрополитена в плот-
ных глинах с коэффициентом крепо-
сти f = lH-l,2, соответствующая
рассмотренной технологической схе-
ме. Сооружение тоннеля ведут сквоз-
ной бригадой, состоящей из трех
звеньев по 6 чел., включая машини-
ста щита. Трудоемкость работ на 1 м
тоннеля составляет 6 чел.-ч, уровень
механизации работ—96 %. Средние
темпы проходки тоннеля составляют
450—500 м/мес, однако этим еще да-
леко не исчерпываются технические
ресурсы комплекса. Так, в Ленингра-
де при показательных скоростных
проходках достигнуты скорости 676
м/мес в 1976 г., 876— в 1978 г.,
1070 м/мес —в 1980 г. В 1981 г.
ленинградские метростроители доби-
лись наивысших в нашей стране и
за рубежом показателей скорости
сооружения тоннелей метрополитена:
за 31 рабочий день было сооруже-
но 1253 м, максимальная суточная
скорость достигла 48,2 м, сменная —
20,2 м.
Для проходки тоннелей мелкого /
заложения в условиях, когда песча-
ные грунты перемежаются с плот-
ными суглинками, созданы и успешно
внедряются на строительстве метро-
политенов страны щитовые комплек-
сы КМ-42, КМ-43, КТ-5,6 Б2. Щиты
таких комплексов оснащены экскава-
торным (одним или двумя) рабочим
органом телескопического типа с
гидроприводом.
Для механизированной проходки
тоннелей в смешанных по трассе
грунтах созданы комплексы, осна-
щенные сменными исполнительными
органами. Так, с 1982 г. на строи-
тельстве метрополитенов в Москве
и Новосибирске начали эксплуати-
роваться комплексы КТ-5,6 Д2 со
сменным стреловым оборудованием:
экскаваторным и фрезерным. Такие
комплексы предназначены для соору-
жения перегонных тоннелей как мел-
кого, так и глубокого заложения
с возведением сборной железобетон-
ной или чугунной обделки. При про-
ходке в супесях, суглинках, глинах
с включением гравия, гальки и валу-
нов щит в составе комплекса обору-
дуют шарнирно-рычажным экскава-
торным органом. При проходке в
плотных глинах, мергелях, известня-
ках с коэффициентом крепости /=5
экскаваторный орган заменяют на
фрезерный, выполненный по анало-
гии со стреловым исполнительным
органом комбайна 4ПП2 или ГПКС
(см. рис. 1.20). Замена одного
рабочего органа другим возможна
в процессе сооружения тоннеля без
демонтажа щита.
При сооружении в супесях и гли-
нистых грунтах перегонного тонне-
ля мелкого заложения со сборной
железобетонной обделкой, обжатой
в грунт, цикл работ после передвиж-
ки щита начинают с разработки
грунта экскаваторным органом 3
(рис. 2.14) щита. Грунт разрабаты-
вают по всему сечению забоя сверху
вниз на заходку, равную ширине
кольца обделки. Для предохранения
кровли от обрушения по мере раз-
работки грунта в верхней части забоя
по периметру выступающей части
ножевого кольца (аванбека) выдви-
гают секции выдвижного козырь-
ка /. Лоб забоя удерживают под
углом естественного откоса выдвиж-
ными горизонтальными площадками
2. Погрузочная машина 10 подает
грунт через свой транспортер 9 на
конвейер 5, откуда он поступает в
кузов автосамосвала 6. Для улучше-
ния вентиляции тоннеля на глуши-
телях автосамосвалов устанавлива-
ют нейтрализаторы газов, а в тонне-
ле, кроме основной вентиляции, дол-
113
А-А
Рис. 2.14. Технологическая схе-
ма сооружения тоннеля механи-
зированным щитовым комплек-
сом КТ-5,6 Д2 с транспортиро-
вкой грунта автосамосвалами
жна быть предусмотрена дополни-
тельная нагнетательная вентиляция.
Одновременно с разработкой грунта
производят окончательное обжатие
кольца, которое сошло с оболочки
щита. Затем передвигают к щиту
технологический комплекс и, не прек-
ращая разработку и погрузку грунта,
монтируют очередное кольцо обдел-
ки.
Блоки обделки доставляют на авто-
самосвале, разгружают на блоковоз-
ки 7 и электрической талью 8 по
монорельсу подают в забой. Монтаж
обделки ведут укладчиком, выпол-
ненным в виде двух рычагов-манипу-
ляторов 4. Такая конструкция уклад-
чика позволяет вести монтаж кольца
одновременно с двух сторон от лот-
кового блока и совместить эту опе-
рацию по времени с разработкой
грунта в забое. После замыкания
кольца обделки производят его раз-
жатие (см. рис. 2.8).
Представление об организации ра-
бот, трудоемкости отдельных опера-
ций и темпах проходки дает цикло-
грамма, приведенная на рис. 2.15.
Предусмотренная циклограммой ор-
ганизация работ позволяет вести
проходку тоннеля со скоростью 8 м/
114
сут (до 200 м в месяц) при затратах
труда 18 чел.-ч на 1 м тоннеля.
Для сооружения однопутных желе-
знодорожных тоннелей и тоннелей
различного назначения с обделкой
из чугунных тюбингов диаметром
8,5 м в песках и глинах с вклю-
чением гравийно-галечных отложе-
ний и валунов, а также в обвод-
ненных скальных грунтах с коэффи-
циентом крепости f=5 предназначен
механизированный щитовой комп-
лекс КТ-8,5 Д2 (рис. 2.16). При
проходке тоннеля в слабых грунтах
их разрабатывают тремя экскаватор-
ными рабочими органами 2, установ-
ленными на горизонтальных площад-
ках щита. Каждым экскаваторным
рабочим органом управляет маши-
нист с пульта 3. Для защиты
кровли от обрушения в рабочей зоне
по мере разработки грунта выдвига-
ют выдвижные козырьки (шандоры)
1 и площадки щита. При помощи
экскаваторной машины и погрузоч-
ного устройства 13 с нагребающими
лапами грунт поступает на транспор-
тер-перегружатель 5 и далее по лен-
точному конвейеру 6 в транспорт-
ные средства (например, в само-
свальный автопоезд МоАЗ-6401-9585
Наименование работ	Единица измерр ния	Объем работ	Трудоем- кость, чел.-ч	Время производственного процесса, мин																	
				1- йч						2-й ч						з-йч					
				10	20	30	40	50	60	10	20	30	40	50	60	10	20	30	40	50	60
Разработка грунта экска- ваторным органом	м3	24,6	2,0							1											
																					
Погрузка грунта на транс- портер и затем в автоса- мосвал	м3	24,6	4,0							2											
																					
Окончательное обжатие кольца, сошедшего с оболочки	коль- цо	1	1.5		3																
																					
Передвижка технологичес- кого комплекса	м	1,0	1,0																		
Монтаж кольца обделки и первичное обжатие	1коль- цо	1	д.5									3									
																					
Омоноличивание дзлов разжа - тин после окончательного обжатия кольца	1 узел	г	0,65																		
Профилактический осмотр и ремонт механизмов	—	—	1Т7															'2'			
																					
Ремонт и доставка блоков обделки	коль- цо	1	2,0																4		
																					
Передвижка щита	м	1.0	1.0																		'6'
Рис. 2.15. Циклограмма на сооружение 1 м тоннеля со сборной железобетонной обделкой,
обжатой в грунт, механизированным щитовым комплексом КТ-5,6 Д2 (цифрами указано число
рабочих, выполняющих операцию)
или в саморазгружающиеся составы
вагонов типа ВПК-10).
Элементы обделки доставляют к
тележке укладчика, где погружают
на цепной рольганг и подают по
нему под захват укладчика кольце-
вого типа 4. На технологической
тележке 7 установлен нагнетатель
раствора за тоннельную обделку.
На рис. 2.17 представлена цикло-
грамма сооружения тоннеля механи-
зированным щитовым комплексом
КТ-8,5 Д2 в грунтах с коэффициен-
том крепости f=14-2. Продолжи-
тельность цикла 6 ч, скорость про-
ходки 3 м/сут.
Рис. 2.16. Технологическая схема сооружения железнодорожного тоннеля механизированным
щитоиым комплексом КТ-8,5 Д2:
1 — вьпвижные шандоры; 2—экскаваторные рабочие органы; 3—пульт управления; 4—укладчик тоннель-
ной обделки кольцевого типа; 5—транспортер-перегружатель; 6—ленточный конвейер; 7—технологи-
ческая тележка; 8—тележка для чеканочных работ; 9— вентиляционный трубопровод; 10— разминовоч-
ная эстакада; //—самосвальный автопоезд МоАЗ-6401-9585; 12—нагнетатель раствора; 13—погру-
зочное устройство
115
Наименование работ	Единицы измере- ния	Объем работ	Трудо- ем- кость чел.-ч	Время производственного процессам					
				1	2	3	4	5	6.
Разработка грунта экскаваторными органами с передвижкой шандор	м3		5,8						
Погрузка грунта в автосамосвалы	м3	44,6	1,4		1 1				
Передвижка щита	м	0,75	0,6		1,				
Передвижка тюбингоукладчика	м	0,75	0,5		L				
Монтаж обделки из чу гунны к тю- • бин го в	1 Кольцо	1	17,0.				6		
								।	
Первичное нагнетание раствора за обделку	м3	.4,2	8,4		1		2		
									
Наращивание коммуникаций	м	0,75	1,0		1 1 1 1				
Вспомогательные работы	—	—	2,0						~5~
Профилактический осмотр меха- низмов	—	—	—						
Рис. 2.17. Циклограмма на сооружение 0,75 м железнодорожного тоннеля с обделкой из
чугунных тюбингов механизированным щитовым комплексом КТ-8,5 Д2 (цифрами указано
число рабочих, выполняющих операцию)
При проходке тоннеля в нарушен-
ных скальных грунтах экскватор-
ные органы на щите механизирован-
ного комплекса КТ-8,5 Д2 заменяют
на рабочие органы фрезерного типа
от комбайна 4ПП-2. Отдельные слои
более прочных грунтов в забое или
крупные валуны разрушают взрыва-
ми небольших зарядов.
Проходческие механизированные
комплексы для строительства тонне-
лей с монолитно-прессованной бетон-
ной обделкой имеют маркировку
ТЩБ или ТЩФ. Особенностью, при-
сущей комплексам типа ТЩБ, явля-
ется наличие устройств, обеспечи-
вающих прессование бетонной смеси
усилиями вдоль оси тоннеля по всей
площади торцовой поверхности об-
делки, и шарнирно-складывающейся
секционной опалубки с механизмами
для ее перемещения. Бетонную смесь
в заопалубочное пространство пода-
ют через отверстие в прессующем
устройстве. Транспортируют ее без
промежуточной перегрузки от бетон-
ного узла к проходческому комплек-
су пневмобетоноподатчиками. В ка-
честве примера рассмотрим более
подробно технологию сооружения
тоннелей механизированным щито-
вым комплексом ТЩБ-7 (рис. 2.18).
116
Комплекс предназначен для соору-
жения тоннелей с внутренним диа-
метром обделки 5200 мм в песчаных
грунтах естественной влажности с
прослойками глин, а также в неплот-
ных глинах и суглинках с вклю-
чением валунов размером до 200 мм.
Головной частью комплекса явля-
ется механизированный щит ЩБ-7
с выдвижными площадками /. Цикл
работ начинают после передвижки
щита на величину, обеспечивающую
установку одной секции опалубки.
Секцию 6 шириной 600 мм устанав-
ливают под защитой оболочки щита
с помощью самоходного переста-
новщика секционной опалубки 8,
который передвигается по тран-
спортному мосту 14. К установлен-
ной и закрепленной болтами секции
гидроцилиндрами щита подается
прессующее кольцо 4, которое пере-
крывает торец опалубки. К момен-
ту завершения этой операции пода-
ют состав пневмобетоноукладчиков
10 и соединяют бетоновод 5 с патруб-
ком прессующего кольца. Пневмо-
бетоноукладчики опорожняют, по-
очередно подсоединяя их к системе
сжатого воздуха и бетоноводу. По
завершении бетонирования щит
продвигают вперед, при этом реак-
Рис. 2.18. Технологическая схема сорружения тоннеля механизированным щитовым комплек-
сом ТЩБ-7 с монолитно-прессованной обделкой:
/—выдвижные площадки щита; 2—рыхлительная машина челюстного действия; 3—породопогрузочная
машина; 4—прессующее кольцо; 5—бетоновод; 6—секции опалубки; 7—гидроцилиндр перестановщика
опалубки; 8—перестановщик секционной опалубки; 9—воздухосборник; 10—пневмобетоноукладчик;
// — погрузочный бункер; 12—тра-нёпортер; 13—катучая опора; 14— мост транспортный
Наименование работ	Единица измере- ния	Объем работ	Трудоем касты чел.-ч	время производственного процесса, ч							
				1	2	3	4	5	.6	7	8
Уборка штоков щитовых гидроцилинд- ров и перемещение прессующего кольца	м	1,5.	.0,6	1 J				i. 1.			1 г	
Очистка лотка оболочки от грунта и бетона,	м3	0,3	0,6	ь 1			к 1			II I	
Перемещение частей секции опалубки и установка в проектное положение	Секции	2,3	8,8.	! ।			1	4 |			4 П
Установка прессующего кольца в про- ектное положение и подсоединение бе- тонооода к патрубку	Опера- ции	2,3	1,0					2 1 1 1 1 |			2 I 1 | 1 i
Укладка бетонной смеси за опалубку в обделку тоннеля	м3	11,6	14,95.	Hl	, If			| L—			
				1				1			
Передвижка щита и технологического комплекса	м	1,2	0,66	1		k- 1 1		f 1 i		IA I	T“ 1
Разработка грунта с погрузкой в ва- гонетки	м	1,5	3,33	1 1		_L		l 1 1		A , I	"T 1 1
Разработка грунта в нижней части щита	м3	6	1,33	1		~|/T~ 	L^l_		1 i		/ I	1
Прессование уложенной бетонной смеси	м	1,5	0,66	1 1		Г1.		1  1		kJ	1
Демонтаж секции опалубки с очисткой и смазкой поверхности	Секции	2	2,0	1 1		l-ui r		1 1		I	“Г 	L_
Профилактический ремонт			8,34	!z		1 1		i2		j	k 	j-2-
											
Наращивание откаточных путей	м	2	0,93				в					
Обеденный перерыв	мин	48	-								
Рис. 2.19. Циклограмма на сооружение 1,5 м тоннеля механизированным комплексом ТЩБ-7
с монолитно-прессованной обделкой (цифрами показано число рабочих, занятых на выполнение
операции)
тивным усилием щитовых гидроци-
линдров, упирающихся в прессую-
щее кольцо, уплотняется бетонная
смесь. В процессе передвижки щита
грунт в забое рыхлят и сбрасы-
вают с площадок четырьмя механиз-
мами челюстного действия 2. Устой-
чивость забоя обеспечивается за
счет естественных осыпей, образую-
щихся на горизонтальных площад-
ках щита.
Параллельно с разработкой и
транспортировкой грунта снимают
заднюю секцию опалубки, склады-
вают, очищают, смазывают и пере-
возят к месту установки. Этим за-
вершаются работы одного цикла.
На рис. 2.19 приведена цикло-
грамма на сооружение 1,5 м тонне-
ля в смену по описанной техноло-
гии. Работы производит звено, сос-
тоящее из 6 чел., включая маши-
ниста щита. При такой организации
работ устойчивая скорость проходки
составляет 4,5 м/сут, а затраты
труда на 1 м тоннеля —28,8 чел.-ч.
Высший результат проходки для ком-
плекса ТЩБ-7 достигнут при соору-
жении перегонного тоннеля метропо-
литена в г. Горьком —135 м в месяц.
На основе накопленного опыта со-
оружения тоннелей с обделкой из
монолитно-прессованного бетона со-
здана новая технология с исполь-
зованием комплекса ТЩФ-1, которая
благодаря наличию в комплексе опа-
лубки специальной конструкции ис-
ключает трудоемкие операции по раз-
борке, перестановке, очистке и
сборке секций опалубки, позволяет
увеличить заходку прессования с
660 до 750 мм. За счет техничес-
кого, совершенствования комплекса
скорость сооружения тоннелей с об-
делкой из монолитно-прессованного
бетона будет доведена до 180—200 м
в месяц.
Контрольные вопросы
1.	В чем сущность щитового способа
сооружения тоннелей и каковы его преи-
мущества по сравнению с горным способом?
2.	Как выполняется разработка грунта и
крепление забоя при щитовом способе про-
ходки?
3.	Каковы основные схемы комплексной
механизации при щитовой проходке тоннелей?
4.	Что называется щитовым механизиро-
ванным комплексом?
5.	Для чего предназначены выдвижные
козырьки (шандоры) проходческого щита?
Глава 3
ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ СПЕЦИАЛЬНЫМИ СПОСОБАМИ
3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В практике тоннельного строитель-
ства большой объем работ прихо-
дится вести в сложных инженерно-
геологических условиях. Степень
сложности инженерно-геологических
условий в основном определяется во-
донасыщенностью грунтов и их
устойчивостью при раскрытии выра-
ботки.
Наиболее сложные условия возни-
кают при строительстве тоннелей в
неустойчивых водоносных грунтах
типа плывунов или в мягких пластич-
ных глинах, когда невозможно об-
нажить выработку даже на незначи-
тельной площади. В этих условиях
даже применение в качестве крепи
проходческого щита не в состоянии
обеспечить устойчивость забоя и
надлежащую безопасность ведения
проходческих работ. Еще в большей
степени, осложняет задачу проходка
в таких грунтах тоннелей мелкого
заложения в непосредственной бли-
зости от фундаментов зданий и со-
оружений, сети подземных комму-
никаций, дна водотоков, при пересе-
чении линий железных или авто-
мобильных дорог и т. п.
В этих условиях проходка тон-
неля может повлечь за собой сдвиги
окружающего выработку грунтового
массива, осадки поверхности земли
и, как следствие, деформации зданий
и сооружений, железнодорожного
пути и автодорожного полотна,
вывод из строя подземных коммуни-
каций и прочие нарушения нормаль-
ной жизни города. Все это во многих
случаях при строительстве тоннелей
в сложных геологических и гидро-
геологических условиях приводит к
необходимости выполнения различ-
ного рода мероприятий и техни-
ческих приемов, осуществляемых ли-
бо до начала, либо в процессе соору-
жения тоннеля. Совокупность таких
мероприятий и технологических прие-
мов составляет основу специальных
способов сооружения тоннелей.
Специальные способы сооружения
тоннелей можно разделить на три
группы.
К первой группе относятся спосо-
бы пересечения водоносных грунтов
с изменением их физико-механичес-
ких свойств на период выполнения
работ по сооружению тоннеля: со-
оружение тоннелей в искусственно
замороженных грунтах; сооружение
тоннелей с искусственным водопо-
нижением; сооружение тоннелей под
сжатым воздухом (кессонная про-
ходка).
Ко второй группе относятся способы
пересечения водонасыщенных грун-
тов с предварительным изменением
их физико-механических свойств
на длительный период строи-
тельства и эксплуатации — соору-
жение тоннелей с предварительным
тампонированием грунтов.
Третью группу составляют способы
пересечения неустойчивых или водо-
носных грунтов с применением спе-
циального оборудования и особой
технологии работ без каких-либо
изменений их физико-химических или
механических свойств — сооружение
тоннелей продавливанием тоннель-
ных секций или элементов сборной
обделки.
При выборе способа производства
специальных работ следует учиты-
вать особенности инженерно-геоло-
гических условий строительного
объекта, рекомендуемую область
применения способа, а также техни-
ко-экономические показатели.
В некоторых случаях инженерно-
геологические условия диктуют необ-
ходимость сочетания нескольких спо-
собов, например, сочетание кессон-
ного способа с водопонижением,
водопонижения с искусственным за-
мораживанием грунта, способа про-
119
давливания с тампонированием грун-
та и т. д.
Сущность и рекомендуемая область
применения специальных способов
производства работ при сооружении
тоннелей изложены ниже.
3.2. СПОСОБ ИСКУССТВЕННОГО
ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТОВ
Этот способ широко применяют
для временного придания грунтам
прочности и предотвращения прито-
ка воды в подземные выработки.
Способ достаточно универсален и
применим для всех типов рыхлых,
связных и сыпучих грунтов, а также
полускальных и скальных грунтов.
Искусственное замораживание воз-
можно на различных глубинах, при
различной степени водонасыщенно-
сти грунтов. С его помощью можно
замораживать массивы грунта как
ограниченной формы, так и на боль-
ших площадях.
Сущность способа проходки в ис-
кусственно замороженных грунтах
состоит в создании из заморожен-
ного грунта временного ограждения
(кругового, прямоугольного или ино-
го очертания), препятствующего про-
никновению грунтовой воды или во-
доносных неустойчивых грунтов в
выработку при выполнении проход-
ческих работ.
Создают такое ограждение следую-
щим образом (рис. 3.1). До начала
проходческих работ вблизи контура
выработки 1 через толщу водонос-
ных грунтов бурят скважины 2,
заглубляя их в водоупорной слой
4, на глубину й=2-?-3 м. В сква-
жины опускают замораживающие
трубы — колонки. Через колонки
прокачивают охлажденную до низ-
ких температур жидкость или нагне-
тают в них сжиженные газы с низкой
температурой испарения.
В результате постоянного притока
холода в замораживающие колон-
ки находящаяся в грунте вода замер-
зает и вокруг каждой колонки обра-
зуются льдогрунтовые цилиндры 5,
с постепенно увеличивающимся ра-
диусом /?. Со временем эти цилиндры
смыкаются в единое льдогрунтовое
ограждение толщиной В.
Замороженные грунты резко изме-
няют свои первоначальные физико-
механические свойства (прочность
на сжатие и растяжение, сцепле-
ние, сдвиг, упругость и т. д.).
В зависимости от способа пере-
дачи холода от хладообразующего
агрегата в замораживающую колон-
ку различают две схемы заморажи-
вания: рассольную и безрассольную.
При рассольной схеме холод
от хладообразующего агрегата пере-
дают в замораживающую колонку
посредством циркулирующей между
ними жидкости — хладоносителя. В
каждую колонку (рис. 3.2) опус-
кают питающую трубу 6 с открытым
нижним концом, который не дохо-
Рис. 3.1. Схема образования льдогрунтового ограждения
120
дит до дна замораживающей колонки
на 400—500 мм. Питающую трубу
подключают к распределительному
коллектору 3, по которому подакУг
хладоноситель. Отобрав тепло от
окружающего грунта, хладоноситель
по отводящей трубе 5 поступает в
обратный коллектор 1, а оттуда на
повторное охлаждение. Для выклю-
чения замораживающей колонки из
работы на питающей и отводящей
трубах установлены запорные краны
2 и 4. В замораживающих колон-
ках могут быть установлены спе-
циальные диафрагмы 7, которые ог-
раничивают циркуляцию хладоноси-
теля в колонке до определенной
высоты. Это позволяет заморажи-
вать грунт только в нижней части
колонок. Т^кие колонки называют
колонками зонального заморажива-
ния.
В качестве хладоносителя исполь-
зуют водные растворы солей, полу-
чившие название рассолов. В практи-
ке замораживания наибольшее рас-
пространение получил водный раст-
вор хлористого кальция. Рассолы
достаточно дешевы и легко могут
быть приготовлены в условиях строи-
тельной площадки. Однако им свой-
ственны недостатки: они агрессивны
по отношению к льдогрунтовому
ограждению и в случае утечки из
колонок разрушают его, приводя к
прорыву плывуна в выработку; кроме
того, их можно охлаждать только
до температуры —20-4-25 °C. В тех
случах, когда необходимо понизить
температуру хладоносителя, т. е.
сократить время на образование
льдогрунтового ограждения, вместо
рассолов следует применять жидко-
сти, не замерзающие при более низ-
ких температурах — этиленгликоль
или фреон-30. Эти жидкости допу-
скают охлаждение до температуры
—35 °C, кроме того, при утечке из
колонки они не разрушают льдогрун-
товое ограждение.
При безрассольной схеме
охлаждение скважин происходит не-
посредственно хладообразующим ве-
ществом — хладагентом — без хла-
доносителя. Процесс замораживания
Рис. 3.2. Схема обычной замораживающей
колонки (а) и колонки зонального замора-
живания (б)
при этом осуществляется за счет
непосредственного испарения хлада-
гента в замораживающих колонках.
В качестве хладообразующих ве-
ществ используют аммиак, фреон-
143, углекислоту и азот. Температу-
ра испарения их при атмосферном
давлении составляет:	аммиака
—33,4 °C, фреона -143-4-47,6 °C,
углекислоты —35 °C, азота
— 195,8 °C.
Наиболее эффективным хладаген-
том является жидкий азот, посколь-
ку он обладает самой низкой тем-
пературой испарения. Время замора-
живания грунта жидким азотом со-
кращается по сравнению с рассоль-
ным способом в 8—9 раз. Повышен-
ная прочность льдогрунтового ог-
раждения (из-за более низкой темпе-
ратуры грунта) позволяет уменьшить
его. толщину, а следовательно, до-
полнительно сократить время, необ-
ходимое на образование такого ог-
раждения. Для замораживания при-
меняется простое в монтаже и лег-
121
ко транспортируемое оборудование.
Жидкий азот доставляют на объект
в специальных емкостях — танках
вместимостью до 38 м3, смонтиро-
ванных на шасси автомобиля.
Для замораживания грунтов жид-
ким азотом могут быть использова-
ны замораживающие колонки такой
же конструкции, что и при рассоль-
ном.
Несмотря на указанные преиму-
щества, замораживание жидким азо-
том осуществляют в настоящее вре-
мя довольно редко. Это объясняется
сравнительно высокой стоимостью
жидкого азота (40—50 руб. за 1 т)
и значительным его расходом на за-
мораживание 1 м3 грунта (0,8—1 т).
В связи с этим замораживание
грунтов жидким азотом можно счи-
тать целесообразным при ликвида-
ции внезапных прорывов воды или
плывуна и при выполнении срочных
работ в водонасыщенных грунтах.
В некоторых случаях может ока-
заться эффективным комбинирован-
ный способ замораживания: созда-
ние льдогрунтового ограждения с
использованием жидкого азота и под-
держание грунтов в замороженном
состоянии в период строительства
тоннеля с использованием рассоль-
ного способа.
Льдогрунтовые огражде-
ния зоны сооружения тоннеля мо-
гут быть созданы по следующим
основным схемам.
1.	Сплошное замораживание мас-
сива вертикальными скважинами,
пробуренными с поверхности по трас-
се выработки в несколько продоль-
ных рядов (рис. 3.3, а). По этой
схеме вдоль трассы выработки с рас-
стоянием от 1,5 до 2,5 м бурят систе-
му вертикальных замораживающих
скважин 1 для создания сплошного
льдогрунтового массива, в пределах
которого ведут проходку выработки
2. Глубину скважин назначают с
таким расчетом, чтобы в основании
тоннеля оставался замороженный
слой (плита) толщиной а, способ-
ный выдержать гидростатическое
давление. При наличии подстилаю-
щего водоупора 3 (рис. 3.3, б)
скважины в наружных рядах заглуб-
ляют в этот водоупор, а осталь-
ные не доводят до контура тоннель-
ной выработки, чтобы не промора-
живать грунт в ее сечении. При
глубоком заложении выработки (рис.
3.3, в) следует ограничить льдо-
грунтовый массив по высоте с по-
мощью колонок зонального замора-
живания 4.
2.	Контурное замораживание сква-
жинами, пробуренными с поверхно-
сти и заглубленными в водоупор.
По этой схеме при проходке гори-
зонтальных выработок (рис. 3.4, а)
замораживающие скважины 1 пробу-
ривают с поверхности по периметру
прямоугольников, вытянутых вдоль
трассы тоннеля и охватывающих
Рис. 3.3. Схемы сплошного замораживания массива вертикальными скважинами
122
Рис. 3.4. Схемы контурного замораживания грунта
контур выработки 2. Льдогрунтовое
ограждение делит зону сооружения
тоннеля на отдельные герметизиро-
ванные отсеки. По мере продви-
жения забоя выработки грунт в оче-
редном отсеке осушают, откачивая
воду насосами через скважины.
По другой схеме контурного за-
мораживания сооружают стволы и
наклонные (эскалаторные) тоннели
метрополитенов (рис. 3.4, б). В этом
случае замораживающие скважины
1 бурят параллельно оси выработ-
ки на таком расстоянии от ее контура
2, чтобы после образования льдо-
грунтового ограждения грунт в сече-
нии выработки остался незаморожен-
ным. Скважины заглубляют в водо-
упор 3 на величину h =4 4-6 м.
3.	Замораживание системой на-
клонных скважин, образующих над
тоннелем шатер из замороженного
грунта (рис. 3.5). С помощью взаим-
но пересекающихся скважин / в тол-
ще водоносных грунтов создают во-
донепроницаемый контур за предела-
ми сечения тоннеля 2. Направле-
ние и количество скважин в сече-
нии зависят от наличия водоупор-
ного пласта 3 и его расположения
относительно выработки.
Рис. 3.5. Схема замораживания грунта сис-
темой наклонных скважин при наличии водо-
упора вблизи выработки (а) и без него (б)
123
1
Рис. 3.6. Схема замораживания грунта с
устройством льдогрунтовой плиты
4.	Замораживание с устройством
льдогрунтовой плиты (рис. 3.6). Эту
схему используют для создания на-
дежной кровли из замороженного
грунта 4 при расположении тоннеля
1 в непосредственной близости от
дна водотока 2. С этой целью в
открытый на дне водотока котло-
ван укладывают секции заморажи-
вающих колонок 3 в несколько яру-
сов по высоте и засыпают песчаным
грунтом.
5.	Замораживание горизонталь-
ными или наклонными скважинами,
пробуренными непосредственно из
забоя выработки (рис. 3.7, а) или из
специальных выработок (рис. 3.7, б):
штолен, котлованов, камер и т. п.
Льдогрунтовое ограждение из забоя
выработки может быть создано с при-
менением горизонтальных ’заморажи-
вающих скважин /, расположенных
внутри контура выработки или же
расходящимся пучком. При этом кон-
цы скважин должны быть заглубле-
ны в водоупор 2. В противном слу-
чае грунт необходимо проморозить
по всему сечению выработки. В усло-
виях плотной городской застройки
скважины бурят из специальной
пройденной над тоннелем штольни
3. Замораживание грунта из забоя
выработок осуществляют с помощью
передвижных замораживающих
станций, располагаемых в тоннеле.
Выбор той или иной из указан-
ных схем замораживания должен
быть обоснован технико-экономи-
ческими расчетами.
При проектировании заморажи-
вания грунта расчетом должны
быть определены: толщина льдогрун-
тового ограждения, расстояние меж-
ду замораживающими скважинами
и их количество, производительность
замораживающей установки и время
для создания льдогрунтового ограж-
дения необходимой толщины. Мето-
дика таких расчетов приведена в спе-
циальных технических указаниях.
Комплекс работ по заморажива-
нию грунтов состоит из следующих
этапов: бурение скважин и опуска-
ние замораживающих колонок; мон-
таж замораживающей станции и рас-
сольной сети; замораживание грун-
тов и контроль за процессом замора-
живания; поддержание грунта в
замороженном состоянии на период
сооружения тоннеля; естественное
или искусственное оттаивание грун-
тов; демонтаж замораживающей ус-
тановки.
Затраты на искусственное замора-
живание грунтов зависят главным
образом от объема замороженного
грунта. С увеличением объемов
работ стоимость замораживания 1 м3
грунта снижается. В среднем стои-
мость замораживания грунтов сос-
тавляет от 5 до 20 % стоимости
основного сооружения.
Рис. 3.7. Схемы замораживания грунта из забоя выработки (а) и из вспомогательных вырабо-
ток (б)
124
В зависимости от свойств грунтов
и длины замораживающих колонок
они могут быть опущены в предва-
рительно пробуренные скважины,
непосредственно погружены, забиты
или вдавлены в грунт, а также уло-
жены по дну водотока и засыпаны
грунтом.
После установки замораживающих
колонок в них помещают питающие
и отводящие трубы и монтируют
замораживающую сеть. По оконча-
нии монтажных работ производят
пробный пуск системы и присту-
пают к работам по заморажива-
нию грунтов.
Процесс замораживания состоит
из двух периодов: периода образо-
вания льдогрунтового ограждения
(активное замораживание) до нача-
ла проходки тоннеля и периода под-
держания отрицательной темпера-
туры замороженного грунта до окон-
чания работ по сооружению тонне-
ля (пассивное замораживание). В
период активного замораживания к
колонкам подают максимальное ко-
личество холода, а в период пассив-
ного замораживания — количество
холода, необходимое только для по-
глощения тепла, притекающего к за-
мороженным грунтам от окружаю-
щих их незамороженных грунтов.
Для достижения высокого качества
замораживания грунтов в процессе
замораживания контролируют расп-
ределение температур в грунтах че-
рез термометрические скважины,
расположенные на некотором рас-
стоянии от замораживающих, и за-
мыкание замороженного контура
льдогрунтового ограждения через
гидрогеологические скважины, про-
буренные в центре выработки. Об
образовании замкнутого контура
льдогрунтового ограждения судят по
поднятию уровня воды в этой сква-
жине, так как вода внутри заморо-
женного контура испытывает давле-
ние, которое возрастает при увели-
чении толщины льдогрунтового ог-
раждения.
Технология работ по сооружению
тоннелей под защитой льдогрунтово-
го ограждения существенно не отли-
чается от обычной, но имеет некото-
рые особенности. Так, проходку тон-
нелей обычным щитом можно осу-
ществлять при любой схеме замора-
живания, а механизированные щиты
можно применять только в тех слу-
чаях, когда грунты в сечении тон-
неля не заморожены и не пересе-
каются замораживающими скважи-
нами. Необходимо соблюдать меры
предосторожности, чтобы не нару-
шить устойчивость льдогрунтового
ограждения и не повредить замо-
раживающие колонки, которые из-за
возможного искривления скважин
при бурении могут находиться на
незначительном расстоянии от конту-
ра тоннеля. Мерзлые нескальные
грунты разрабатывают отбойными
молотками или пневмолопатами, так
как разработка таких грунтов взрыв-
ным способом может вызвать дефор-
мацию окружающих выработку грун-
тов и, как следствие, нарушение льдо-
грунтового ограждения. Взрывные
работы могут быть допущены, как
исключение, при наличии в заморо-
женной зоне скальных и полускаль-
ных грунтов.
При проходке тоннелей в зоне
замороженных грунтов специальные
водоотливные средства применять не
следует, поскольку поступление воды
в забой указывает на образование
«окна» в льдогрунтовом массиве.
Если в процессе проходки в забое
обнаружена замораживающая ко-
лонка, отклонившаяся внутрь выра-
ботки, ее необходимо отключить от
распределительной замораживаю-
щей сети, отрезать часть, препят-
ствующую проходке, и конец остав-
шейся части заварить. После этого
колонку можно снова включать в ра-
боту. О случайном повреждении за-
мораживающей колонки в забое тон-
неля необходимо немедленно сооб-
щить на замораживающую станцию,
а поступающий из колонки хладо-
носитель при помощи шлангов отве-
сти в лоток тоннеля или в находя-
щуюся в тоннеле емкость. Если в
процессе проходки выработки будут
обнаружены признаки оттаивания,
течей, а также незамороженных
125
грунтов, проходку следует прекра-
тить. Возобновить ее можно только
после выявления и устранения при-
чин, вызвавших нарушения в льдо-
грунтовом ограждении.
После проходки выработки и воз-
ведения обделки в зоне заморожен-
ных грунтов подачу холода в колон-
ки прекращают. Оттаивание льдо-
грунтовых ограждений вокруг тонне-
лей осуществляется, как правило,
естественным способом. Иногда при-
меняют искусственное оттаивание,
что способствует равномерному на-
гружению конструкции и позволяет
регулировать процесс деформации
сооружения.
3.3.	СПОСОБ ИСКУССТВЕННОГО
ВОДОПОНИЖЕНИЯ
При пересечении трассой тоннеля
водоносных грунтов для осушения
участка на время производства работ
по сооружению тоннеля применяют
искусственное водопонижение.
Сущность способа заключается в
непрерывной и интенсивной откачке
воды из грунтового массива через
систему скважин. В результате по-
верхность грунтовой воды снижается
к месту откачки и образует депрес-
сионную поверхность. Вокруг одной
скважины эта поверхность имеет
форму воронки и называется депрес-
сионной воронкой. Если скважины
расположить с определенным интер-
валом так, чтобы «стенки» воронок
пересеклись, то уровень воды на ме-
сте сооружения тоннеля можно сни-
зить. В результате грунты осушают-
ся, что позволяет вести работы в
относительно благоприятных усло-
виях. Понижать уровень грунтовых
вод таким образом эффективно в
песчаных, гравийно-галечных и тре-
щиноватых скальных грунтах. Эф-
фективность водопонижения зависит
от того, насколько быстро грунт
может отдавать воду или, другими
словами, насколько он проницаем
для воды. Степень водопроницае-
мости грунта характеризуется коэф-
фициентом фильтрации, который оп-
126
ределяют как среднюю скорость
движения воды по порам или трещи-
нам в грунте под действием собствен-
ного веса (метров в сутки). Напри-
мер, крупнозернистый песок имеет
коэффициент фильтрации 20—50 м/
сут, мелкозернистый песок—1 —
5 м/сут, а глина —10-7 м/сут.
При проектировании водопонизи-
тельных работ необходимо знать,
что их проведение приводит к уплот-
нению грунтов и нарушению их при-
родных свойств в основании суще-
ствующих зданий и сооружений, рас-
положенных вблизи зоны водопони-
жения; повышает инфильтрацию
поверхностных вод в грунт водото-
ки и водоемы, служившие до нача-
ла строительства дренажом для грун-
товых вод, могут стать для них до-
полнительным источником питания.
Поэтому при выборе вида и схемы
водопонижения, технических средств
и размеров осушаемой зоны следует
всесторонне проанализировать и пра-
вильно оценить возможные измене-
ния природной обстановки в райо-
не сооружения тоннеля.
В зависимости от способа соору-
жения тоннеля (открытый или закры-
тый) и глубины его заложения воз-
можны три основные схемы водо-
понижения: водопонижение с поверх-
ности, водопонижение из выработки,
комбинированное водопонижение.
При выборе схемы водопонижения
необходимо учитывать: свойства и
условия залегания грунтов, условия
залегания грунтовых вод, водо-
проницаемость (коэффициент фильт-
рации) осушаемых грунтов, размеры
осушаемой зоны, мощность водонос-
ного горизонта, характеристики тех-
нических средств водопонижения.
При открытом способе сооруже-
ния тоннелей для осушения котло-
ванов и траншей широко используют
водопонижение с поверх-
ности. Сущность его заключается
в следующем. На некотором рас-
стоянии от контура вокруг будуще-
го подземного сооружения с поверх-
ности земли бурят систему водопо-
низительных скважин.
Для водопонижения с поверх-
Рис. 3.8. Схема осушения котлована легкой иглофильтровой установкой
ности используют легкие иглофильт-
ровые установки (ЛИУ), эжектор-
ные иглофильтровые установки
(ЭИ), установки вакуумного водо-
понижения (УВВ), эжекторные ва-
куумные водопонижающие установ-
ки (ЭВВУ) с вакуумными концент-
рическими скважинами (ВКС) и
установки забойного водопонижения
(УЗВМ).
При водопонижении легкими игло-
фильтровыми установками (рис. 3.8)
воду откачивают насосами /, создаю-
щими вакуум в системе скважин
с трубчатыми водоприемниками —
иглофильтрами 2, через которые грун-
товая вода, поступая в коллектор 4,
откачивается за пределы осушаемого
участка. Иглофильтр представляет
собой колонку из труб, оканчиваю-
щуюся фильтровым звеном 3. Общая
длина иглофильтра достигает 8,5 м.
Легкие иглофильтровые установки
применяют для понижения уровня
подземных вод на 4—5 м в пес-
чаных грунтах с коэффициентом
фильтрации от 1 до 40 м/сут. Для
понижения уровня грунтовых вод на
глубину более 5 м водопонижение
ведут ступенями с применением ярус-
ных водопонизительных систем, рас-
полагая иглофильтры на двух или
нескольких уступах в откосах котло-
вана. Иглофильтры присоединяют
к коллектору, входящему в состав
комплекса установки, с расстоянием
0,75 или 1,5 м.
Принцип действия эжекторного
иглофильтра основан на создании
вакуума непосредственно в колонке
струей воды, нагнетаемой центро-
бежным насосом между наружной
(надфильтровой) и внутренней (во-,
доприемной) трубами иглофильтра.
Струя рабочей воды, нагнетаемой
насосом, выходит из насадки с боль-
шой скоростью, создает разряжение
в колонке и увлекает грунтовую
воду, поступающую в фильтровое
звено из окружающего грунта. При
такой системе скорость движения
воды в грунте возрастает, так как
на нее воздействуют не только гра-
витационные силы, но и вакуум,
создающий эффект подсоса. За счет
этого появляется возможность осу-
шения грунтов с небольшим коэф-
фициентом фильтрации (0,1 —10 м/
сут), а глубина водопонижения до-
стигает 20 м. В отечественной
практике используют три типа эжек-
торных иглофильтровых установок:
ЭИ-2,5, ЭИ-4 и ЭИ-6, различающие-
ся диаметром фильтров.
Для водопонижения в мелкозер-
нистых пылеватых и глинистых
песках, супесях, легких суглинках,
илах и лёссах с коэффициентом
фильтрации 0,5—2 м/сут на глуби-
ну 6—7 м могут быть использованы
установки типа УВВ. Установка обо-
рудована обычными иглофильтрами,
но при погружении их в грунт
обязательно устраивают обсыпку из
4	127
Рис. 3.9. Схема осушения котлована водо-
понижающими скважинами и УЗВМ
Рис. 3.10. Схема забойного водопонижения с
применением установки УЗВ:
/ — иглофильтры; 2—водосборный коллектор; 3—
всасывающий рукав; 4—насосный агрегат
Рис. 3.11. Схема водопонижения в лотковой
части станционных тоннелей с применением
установки УЗВМ:
/—иглофильтры; 2—иглофильтры наблюдения за
уровнем грунтовых вод; 3— коллектор; 4—уровень
грунтовых вод при работе УЗВМ
чистого крупнозернистого песка. Во-
да отсасывается через иглофильтр
благодаря устойчивому вакууму,
который создается в полости всасы-
вающего коллектора с помощью
водовоздушного эжектора.
Для осушения массивов с неодно-
родным грунтом, т. е. при переслаи-
вании грунтов разной водопроницае-
мости, используют эжекторные ва-
куумные установки (ЭВВУ). Водо-
приемник установки опускают в пред-
варительно пробуренную скважину
большого диаметра. Пространство
между водоприемником и стенками
скважины на рею 'Высоту водонос*-
ных грунтов заполняют песчано-
гравийной смесью, а выше водонос-
ных грунтов уплотняют глиной. Ваку-
ум, создаваемый эжекторным игло-
фильтром, распространяется по всей
высоте водоприемника. Это позволя-
ет отводить воду одновременно из
всех водоносных прослоек прорезае-
мой фильтром толщи.
При необходимости понизить уро-
вень грунтовых вод с поверхности на
значительную глубину (от 5 до 20 м)
в грунтах с коэффициентом фильтра-
ции более 50 м/сут, а также на
глубине более 20 м используют водо-
понижающие скважины большого
диаметра, в которые опускают глу-
бинные насосы. Скважины диамет-
ром 325—425 мм бурят по контуру
будущего котлована на расстоянии
5—15 м одна от другой и опускают
в них трубчатые фильтры и спе-
циальные глубинные насосы, рабо-
тающие под водой. Такой прием
водопонижения целесообразен в ус-
ловиях тесной городской застройки
и наличия большого количества под-
земных коммуникаций, когда распо-
ложить плотные ряды иглофильтров
крайне затруднительно.
В некоторых случаях большое рас-
стояние между скважинами не позво-
ляет осушить грунты вблизи дна кот-
лована или вблизи водоупора. Тогда
одновременно с общим водопониже-
нием скважинами необходимо ис-
пользовать установки забойного во-
допонижения типа УЗВМ (рис. 3.9).
Такая установка предназначена для
128
осушения мелких и пылеватых песков
с коэффициентом фильтрации от
0,1 до 2 м/сут. Центробежный насос
1 установки вместе с циркуляцион-
ным баком 9 монтируют на поверх-
ности вне зоны ведения строитель-
ных работ, а водоструйный насос 2,
водосборный коллектор 3 и игло-
фильтры 6, имеющие сравнительно
небольшие габаритные размеры, раз-
мещают в котловане. При одно-
временной работе водопонижающих
скважин 8 и иглофильтров 6 уровень
7 грунтовой воды опускается до
уровня 5, т. е. ниже отметки дна
котлована 4.
При закрытом способе сооружения
тоннелей на мелком заложе-
нии для осушения участков боль-
шой протяженности скважины рас-
полагают по контурной замкнутой
схеме. Откачку грунтовых вод ведут
непрерывно на отдельных участках,
разделенных поперечными рядами
скважин. Отключение водопонизи-
тельной системы участка допускается
только после возведения тоннельной
обделки и окончания гидроизоля-
ционных работ, осуществляемых на
этом участке тоннеля. Технические
средства водопонижения выбирают
в соответствии с принципами, изло-
женными ранее.
При закрытом способе сооружения
тоннелей на глубоком зало-
жении для осушения забоя при-
меняют схему водопонижения
из выработки. В этом случае
водопонизительные установки могут
быть смонтированы в штольнях,
расположенных над водонасыщен-
ным пластом, который пересекает
трасса тоннеля, либо непосредствен-
но в забое тоннеля — забойное
водопонижение.
Сущность забойного водопониже-
ния заключается в том, что откач-
ку воды производят через вдав-
ленные в грунт из забоя выработки
иглофильтры, в результате чего про-
исходит осушение грунта на очеред-
ную заходку. Для забойного водо-
понижения применяют установки ти-
па УЗВ (рис. 3.10) или УЗВМ
(рис. 3.11). Иглофильтры установки
5 Зак. 1489
внедряют на 2—3 м в призабой-
ную зону водоносных грунтов. Уста-
новка может быть смонтирована на
специальной платформе, что позво-
ляет перемещать ее вслед за прод-
вижением забоя выработки либо на
укладчике тоннельной обделки.
В некоторых случаях поверхност-
ное водопонижение целесообразно
применить не для осушения грунтов
в забое выработки, а для сниже-
ния гидростатического напора. Та-
кая необходимость может возникнуть
для предотвращения опасности про-
рыва плывуна через тонкую кров-
лю или подошву выработки. Водо-
понижение с поверхности при кессон-
ной проходке на значительной глуби-
не позволяет снизить давление возду-
ха в рабочей зоне тоннеля.
Средством снятия гидростатичес-
кого напора при проходке тоннелей
в водоносных грунтах являются так-
же самоизливающиеся скважины.
Такие скважины устраивают верти-
кальными или под небольшим углом
к вертикали из подземных выработок
(например, дренажных штолен, ка-
мер и т. п.). Самоизливающиеся
скважины могут быть использованы
в качестве дополнительного меро-
приятия, когда напор снимается по-
верхностными водопонизительными
установками. Самоизливающиеся
скважины применяют как в скаль-
ных, так и в нескальных грунтах.
Скважины бурят из выработок спе-
циальными станками или в слабых
грунтах при небольшой длине сква-
жин вдавливают в грунт фильтро-
вые колонки.
3.4.	КЕССОННЫЙ СПОСОБ
(СООРУЖЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ ПОД СЖАТЫМ
ВОЗДУХОМ)
Сущность способа заключается в
том, что при подходе тоннеля к
участку водонасыщенных грунтов
проходку приостанавливают и при-
забойный участок тоннеля огражда-
ют от ранее возведенной его части
воздухонепроницаемой перегород-
кой. В пространство между забоем
и этой перегородкой нагнетают сжа-
129
тый воздух. Давление сжатого воз-
духа в этой зоне доводят до величи-
ны, достаточной для того, чтобы
уравновесить гидростатический на-
пор на обводненном участке. Затем
проходческие работы возобновляют,
поддерживая установленное давле-
ние сжатого воздуха в течение
всего периода проходки обводненно-
го участка трассы.
В зависимости от условий соору-
жения тоннеля сжатый воздух выпол-
няет различные функции. В пористых
грунтах сжатый воздух отжимает
воду из забоя выработки в глубь
массива. В результате водоносные
грунты частично осушаются, а следо-
вательно, повышается устойчивость
забоя и создаются более благо-
приятные условия для ведения про-
ходческих работ. В связных грун-
тах сжатый воздух создает допол-
нительное давление на забой, что
способствует повышению устойчи-
вости выработки и безопасности вы-
полнения работ. Использовать сжа-
тый воздух при проходке в связных
грунтах целесообразно в том случае,
если толщина кровли этих грунтов
мала, а над ней расположено дно
водотока (подводные тоннели) или
залегают слабые водонасыщенные
грунты.
Специальный способ сооружения
тоннелей под сжатым воздухом
из-за вредного влияния повышенного
давления на здоровье людей следует
применять в качестве крайней меры,
когда другие специальные способы
невозможно применять по техничес-
ким и экономическим соображениям.
Исходя из требований санитарного
режима, установленных в нашей
стране, проходку тоннелей под сжа-
тым воздухом можно осуществлять
при ' избыточном давлении (превы-
шающем атмосферное) до 0,2 МПа
(2 атм), т. е. способ применим
при расположении трассы на глуби-
нах, ограниченных напором грунто-
вых вод, не более 20 м. Это связано
с тем, что наибольшая опасность
профессиональных кессонных забо-
леваний возникает в случаях превы-
шения указанного предела.
130
На малых глубинах проходку тон-
нелей под сжатым воздухом мож-
но применять лишь в том случае,
когда выше тоннеля залегает водо-
упорный слой (глины или суглинки)
мощностью не менее 0,5 м. Этот
слой предохраняет от возможного
прорыва воздуха из забоя тоннеля
на поверхность. С этой же целью
по трассе тоннеля до проходки под
сжатым воздухом должны быть пога-
шены (залиты раствором или засы-
паны глинистым грунтом) разведоч-
ные скважины, колодцы и другие
выработки.
В соответствии со сложными инже-
нерно-геологическими условиями
применения способа проходку тон-
нелей под сжатым воздухом в настоя-
щее время осуществляют, как прави-
ло, щитовым способом и очень редко
горным с раскрытием выработки по
частям.
До начала проходки участка тон-
неля под сжатым воздухом на некото-
ром удалении от забоя возводят
воздухонепроницаемую перегородку
5 (рис. 3.12). Поддерживающая
перегородка 2 и воздухонепрони-
цаемая 5 разделяют тоннель на две
зоны: рабочую зону (кессон) 6
с повышенным давлением воздуха и
зону нормального давления 1. Для
обеспечения производственной связи
между рабочей зоной и зоной
нормального давления в перегородку
5 встраивают шлюзовые аппа-
раты 3, 4 и 7 и”трубопроводы
различного назначения (вентиляции,
водоотвода, водоснабжения, кабелей
сигнализации и связи, электроснаб-
жения и освещения, сжатого воздуха
и т. п.).
Шлюзовые перегородки сооружают
из металла, железобетона или бето-
на на минимальном расстоянии от
забоя (30—40 м) с таким расчетом,
чтобы в тоннеле разместилось про-
ходческое оборудование и располо-
жились откаточные пути.
Шлюзовые аппараты 3 служат для
прохода людей, 4— для транспорти-
ровки грунта и материалов из зоны
с нормальным давлением в рабо-
чую зону и обратно без изменения
Рис. 3.12. Шлюзовая перегородка
давления воздуха в рабочей зоне.
На случай аварии в перегородке
устраивают запасной выход — ава-
рийный шлюзовой аппарат 7. С
целью унификации типоразмеров
диаметр шлюзов принимают обычно
равным 2 м.
Длину материальных шлюзов
принимают из условия размещения
трех-четырех вагонеток, а людских —
из условия размещения на скамьях
всей смены рабочих и технического
персонала.
По обоим концам каждого шлю-
зового аппарата устроены двери, ко-
торые открываются в направлении
зоны высокого давления после того,
как давление по обе стороны двери
выравнивается. Дверь аварийного
шлюза должна быть всегда открыта
со стороны забоя.
Число шлюзовых аппаратов в пере-
городке зависит от площади сече-
ния тоннеля. При проходке тоннелей
диаметром 5,5—6 м (25—30 м2)
и более применяют перегородки с тре-
мя и четырьмя шлюзовыми аппара-
тами.
При переходе из зоны нормального
давления в зону повышенного давле-
ния люди или материалы находят-
ся в шлюзовых аппаратах в тече-
ние всего периода времени, пока
происходит постепенное повышение
давления воздуха до величины, рав-
ной давлению в рабочей зоне. Этот
процесс называют шлюзованием, или
компрессией. Обратный процесс —
переход из рабочей зоны в зону
нормального давления (постепенное
понижение давления воздуха в шлю-
5*
зовых аппаратах) называют вышлю-
зовыванием, или декомпрессией.
Технология- работ при проходке
тоннелей под сжатым воздухом имеет
некоторые особенности. В процессе
проходки тоннеля в рабочей зоне
должно поддерживаться давление
сжатого воздуха, которое зависит от
гидростатического напора на уров-
не шелыги свода, гидрогеологи-
ческих условий, высоты поперечного
сечения выработки и от цели, с
которой сжатый воздух применяют.
В общем виде величину давления
сжатого воздуха в рабочей зоне мож-
но определить по формуле
Р =0,1 (Я-RD),
где Н — гидростатический напор в уров-
не шелыги свода, м; D — внешний диа-
метр тоннеля или высота выработки в
свету, м; k — коэффициент, учитываю-
щий изменение гидростатического напора
в зависимости от высоты осушения
забоя.
Если необходимо полностью осу-
шить забой или большую его часть,
то давление в рабочей зоне должно
соответствовать гидростатическому
напору на уровне лотка и тогда
следует принять fe=0,75-?l,0. Такое
решение возможно, когда над водо-
носными грунтами залегает надеж-
ный слой воздухонепроницаемых
грунтов или когда тоннель соору-
жают в связных водоносных грунтах
с низкой воздухопроницаемостью.
Если над тоннелем расположены
пористые водонасыщенные грунты
вплоть до земной поверхности, то
при значительном давлении в рабо-
131
чей зоне может произойти аварий-
ная утечка (прорыв) сжатого возду-
ха из забоя. Для исключения воз-
можности аварии давление сжатого
воздуха в этом случае устанавли-
вают таким образом, чтобы уравно-
весить гидростатический напор на
уровне нижней трети или половины
забоя, принимая k =0,4 4-0,6.
Если сжатый воздух используют
при проходке в связных плотных
грунтах для того, чтобы повысить
устойчивость кровли (при располо-
жении над ней слабых водонасы-
щенных грунтов или дна водотока),
то необходимое давление в рабочей
зоне должно быть установлено спе-
циальными расчетами.
Во всех случаях давление воздуха
в рабочей зоне следует стремиться
снизить. Обычно это достигается
снижением гидростатического давле-
ния путем искусственного понижения
уровня грунтовых вод.
Потребность в сжатом воздухе
(расход, м3/ч) устанавливают в за-
висимости от величины давления в
рабочей зоне, ее длины, воздухо-
проницаемости грунта, размеров по-
перечного сечения тоннеля и коли-
чества воздуха, затрачиваемого для
шлюзования и вышлюзовывания ма-
териалов и людей, вентиляции и дру-
гих технологических операций.
Качество сжатого воздуха должно
отвечать специальным санитарным
требованиям. Температура в рабочей
зоне допускается в пределах 16—
20 °C.
Проходка тоннелей под сжатым
воздухом может производиться в
зависимости от инженерно-геологи-
Таблица 3.1
Давление воздуха в рабо- чей зоне, МПа	Цродолжительность, ч, мин			
	пребы- вания в рабо- чей зоне	шлюзо- вания	вышлю- зовы- вания	рабочей смены
0,01—0,13	5,00	0,06	0,14	5,20
0,131—0,17	4,27	0,07	0,24	4,48
0,171—0,25	3,00	0,09	0,51	4,00
0,251—0,29	2,27	0,10	1,03	3,40
ческих условий обычными, механи-
зированными или специально обору-
дованными щитами. Работы органи-
зуют таким образом, чтобы вести
проходку с максимально возможной
скоростью, непрерывно по специаль-
но составленному скользящему гра-
фику без остановки в выходные дни.
Число смен в сутки устанавливают
в зависимости от давления сжатого
воздуха в рабочей зоне и продол-
жительности пребывания в кессоне
(табл. 3.1).
При необходимости остановки ра-
бот (технологические перерывы, ре-
монт механизмов и т. п.) следует
принять меры к надежному закреп-
лению забоя (жесткое раскрепление
на корпус щита) и установить
дежурство аварийной бригады в
рабочей зоне.
Неустойчивый однородный грунт в
забое немеханизированного щита
разрабатывают в соответствии с пра-
вилами и приемами, изложенными в
п. 2.3.
Взрывные работы допускается при-
менять с использованием электро-
взрывания, рассчитанного только на
рыхление грунта небольшими заря-
дами ВВ. При этом минимальное
расстояние от забоя до шлюзовой
камеры должно быть не менее 20 м.
При наличии в верхней части сече-
ния забоя или ниже подошвы выра-
ботки плывунных грунтов взрывные
работы не допускаются. Допуск лю-
дей в рабочую зону разрешается
после проверки воздуха на допусти-
мое содержание окиси азота.
В процессе проходки большое вни-
мание следует уделять предотвраще-
нию утечек сжатого воздуха через
швы и неплотности в обделке и строи-
тельный зазор между обделкой тон-
неля и оболочкой щита. С целью
снижения утечек необходимо свое-
временно проводить первичное нагне-
тание за кольца обделки, сошедшие
с оболочки щита, а при необхо-
димости — и контрольное нагнета-
ние. Для предотвращения утечек
сжатого воздуха через строитель-
ный зазор при монтаже обделки
производят пикотаж — конопатку
132
зазора паклей, стружками и дере-
вянными клиньями. Целесообразно
использовать специальное прижим-
ное кольцо, которое при выдвиже-
нии штоков гидроцилиндров закры-
вает зазор между оболочкой щита и
собранным кольцом. Хорошее уплот-
нение строительного зазора дает спе-
циальное пневматическое торовое
устройство в виде кольцевой камеры,
разжимаемой сжатым воздухом, по-
мещенный в конце оболочки щита.
В соответствии с правилами безо-
пасности протяженность участка, на-
ходящегося под давлением сжатого
воздуха (рабочая зона), не должна
превышать 250 м. При значительной
длине тоннеля это требование вынуж-
дает останавливать проходку и вы-
полнять трудоемкие работы по пере-
носу шлюзовых перегородок. В опре-
деленных условиях, когда утечки воз-
духа через обделку при большой
длине рабочей зоны могут быть ком-
пенсированы увеличением произво-
дительности компрессорной станции,
вместо промежуточных шлюзовых
перегородок можно устроить предо-
хранительные (аварийные) перемыч-
ки. Их назначение — сократить дли-
ну тоннеля при аварийных ситуа-
циях. Перемычку выполняют в виде
железобетонной перегородки с двумя
герметически закрывающимися со
стороны забоя дверями. Верхняя
дверь, оборудованная с двух сторон
площадками и лестничными спуска-
ми, служит для прохода людей,
нижняя, расположенная на уровне
откаточных путей,— для пропуска
транспортных средств.
При сбойке встречных забоев на
строительстве тоннеля под сжатым
воздухом должны быть предусмотре-
ны также мероприятия, обеспечиваю-
щие безопасное проведение работ.
При подходе щитов или забоев
друг к другу на расстояние 8—10 м
одни из них должен быть останов-
лен, а давление в обеих рабочих
зонах должно быть выравнено. Для
окончательного уравнивания давле-
ния сжатого воздуха в рабочих зо-
нах следует пробурить скважины из
одного забоя в другой.
Рис. 3.13. Схема предохранительных устрой-
ств при сооружении подводных тоннелей
При сооружении под сжатым воз-
духом подводных тоннелей,
кроме шлюзовой перегородки, соору-
жают специальные предохранитель-
ные устройства, которые обеспечива-
ют возможность работающим в кес-
соне в случае необходимости быстро
покинуть тоннель (рис. 3.13). К та-
ким устройствам относятся предохра-
нительный экран /, связанный ава-
рийным помостом 2 с аварийным
шлюзом 4. Экран представляет собой
металлическую воздухонепроницае-
мую перегородку с герметичной
дверью, расположенную в верхней
части тоннеля на расстоянии не более
30 м от забоя. От экрана до аварий-
ного шлюза 4, расположенного в
шлюзовой перегородке, устраивают
аварийным помост 2, связанный лест-
ницами 3 с лотковой частью тоннеля.
Аварийный помост с предохрани-
тельным экраном работает подобно
водолазному колоколу, в котором
воздух задерживается и не позво-
ляет воде подняться выше уровня
помоста.
Проходку подводной части тоннеля
ведут с предварительной разведкой
передовыми скважинами. При мощ-
ности грунтов над шелыгой свода
тоннеля менее 10 м взрывные работы
не допускаются. В грунтах с коэф-
фициентом крепости /^4 и при мощ-
ности кровли этих грунтов над тон-
нелем более 10 м можно применить
взрывной способ с электровзрыва-
нием, рассчитанным только на рых-
ление грунтов.
Работы под сжатым воздухом в
тоннеле производят при устройстве
на поверхности лечебного шлюза,
комнат отдыха для рабочего состава
и дежурного медицинского персона-
133
ла. При хорошо организованном
медицинском и санитарно-гигиени-
ческом обслуживании, а также при
строгом соблюдении правил техни-
ки безопасности полностью обеспечи-
вается сохранение здоровья и нор-
мальная трудоспособность рабочих
и инженерно-технических работни-
ков.
3.5.	СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ТАМПОНИРОВАНИЯ ГРУНТОВ
Сущность способа тампонирования
заключается в заполнении пустот,
трещин и пор в массиве грунта
материалами, способными затверде-
вать в течение определенного време-
ни. Материалы вводят в грунт в виде
растворов (тампонажные растворы),
которые нагнетают через специаль-
ные трубки — инъекторы, располо-
женные по определенной схеме в
грунтовом массиве. Тампонажный
раствор нагнетают под давлением в
2—3 раза большим, чем гидростати-
ческое давление грунтовой воды. Рас-
пространяясь н£ определенное рас-
стояние от скважины, раствор отжи-
мает воду либо частично смешивает-
ся с ней, а после затвердевания пере-
крывает пути фильтрации грунтовой
воды к выработке. Затвердевший
в порах и трещинах грунта раствор
существенно повышает его прочност-
ные свойства, поэтому способ тампо-
нирования грунта называют также
способом закрепления грунтов. Боль-
шим преимуществом этого способа
является тот факт, что эффект за-
крепления проявляется в течение
длительного времени — практически
всего срока службы сооружения.
Это дает возможность не только воз-
водить, но и в дальнейшем эксплуа-
тировать сооружение в относительно
благоприятных инженерно-геологи-
ческих условиях.
Тампонажные растворы могут сос-
тоять из одного или нескольких
компонентов. При смешивании не-
скольких компонентов происходит
химическая реакция с образова-
нием в порах грунта геля — желе-
образного вещества, придающего
134
грунту прочность и водонепроницае-
мость. Такой способ называют спосо-
бом химического закрепления грун-
тов.
В зависимости от состава тампо-
нажного раствора грунту придаются
либо значительная прочность и водо-
непроницаемость одновременно, либо
только водонепроницаемость. Это
определяет область применения сос-
тавов той или иной рецептуры.
Материал, который составляет ос-
нову раствора, нагнетаемого в грун-
товой массив, определяет вид тампо-
нирования: цементация, глинизация,
битумизация, силикатизация и смо-
лизация.
Основными критериями при выборе
вида тампонирования грунтов явля-
ются их фильтрационная способ-
ность и требования к прочности
грунта.
Цементацию применяют в на-
стоящее время в наибольших объе-
мах для снижения притоков воды
и повышения устойчивости выработ-
ки при проходке; защиты обделки
(как правило, бетонной) от действия
агрессивных подземных вод; восста-
новления разрушенной обделки; воз-
ведения противофильтрационных за-
вес. Цементацию целесообразно при-
менять в скальных и полускальных
трещиноватых грунтах с размером
трещин не менее 0,1 мм и коэффи-
циентом фильтрации не более 500 м/
сут, а также в гравийно-галечнико-
вых грунтах и крупнозернистых пес-
ках с коэффициентом фильтрации
80—300 м /сут. Прочность песков пос-
ле цементации бывает в пределах
0,9—3 МПа. (9—30 кгс/cmj. Для
цементации используют простые ра-
створы, состоящие из двух компонен-
тов: вяжущее вещество и вода
(В:Ц=2:1) и сложные растворы,
содержащие, кроме вяжущего ве-
щества и воды, различного рода на-
полнители и добавки-активаторы. В
качестве вяжущего вещества в
основном используют портландце-
мент марки не ниже 400. В особых
случаях применяют пуццолановый,
глиноземистый, сульфатостойкий,
тампонажный и другие специальные
цементы. При выборе цемента необ-
ходимо учитывать сроки схватывания
и твердения цементного теста, устой-
чивость его в агрессивной среде,
характер трещиноватости или пори-
стости грунтового массива, стоимость
цемента. С целью экономии цемента
в раствор добавляют инертные на-
полнители: молотые грунты (извест-
няки, песчаники, граниты), пески,
древесные опилки, различные волок-
нистые материалы, вулканические
пеплы, туфы, пемзы, доменные грану-
лированные шлаки, золу и т. п.
Для регулирования тампонажных
свойств растворов вводят различные
добавки-активаторы: пластифици-
рующие, поверхностно-пластифици-
рующие; ускорители схватывания,
твердения; противоморозные и т. д.
При глинизации в грунты вме-
сто цементного раствора нагнетают
водный раствор глины. Основное
достоинство этого способа заклю-
чается в использовании недорого-
стоящего материала. Для приготов-
ления глинистых растворов целе-
сообразно применять бентонитовые
глины. Следует иметь в виду, что
глинистый тампонажный заполни-
тель обладает высокими гидроизо-
лирующими качествами, но неболь-
шой механической прочностью. По-
этому глинизацию целесообразно ис-
пользовать для создания противо-
фильтрационных завес, когда не ста-
вится задача упрочнения грунта.
В последние годы для тампонажа
трещиноватых скальных грунтов ши-
рокое применение нашли глино-
цементные растворы — в исходный
глинистый раствор добавляют сухой
цемент и жидкое стекло, а в некото-
рых случаях и песок.
Сущность битумизации за-
ключается в том, что в скальные
или полускальные грунты через сква-
жины нагнетают расплавленный би-
тум при температуре 140—150 °C.
Отвердевая при остывании в трещи-
нах и пустотах, битум делает мас-
сив практически водонепроницаемым.
Однако из-за необходимости тепло-
вой обработки массива перед нагне-
танием битума и производственных
неудобств, связанных с использова-
нием горячего битума и подогрева
его в процессе нагнетания, способ
битумизации не нашел широкого при-
менения в практике строительства
тоннелей и метрополитенов.
В результате многолетних иссле-
дований в Советском Союзе разра-
ботан способ силикатиза ц и и ,
позволяющий закреплять грунты с
низким коэффициентом фильтрации
(2—80 м/сут) и значительно улуч-
шать физико-механические свойства
глинистых грунтов.
Сущность способа заключается в
последовательном нагнетании в поры
грунта водных растворов двух мате-
риалов (двухрастворный способ):
сначала жидкого стекла (силиката
натрия), а затем хлористого каль-
ция. В результате химической реак-
ции образуется студенистая масса —
гель кремниевой кислоты, которая
связывает частицы грунта, повышая
водонепроницаемость и придавая ему
повышенную прочность до 1,5—
2,0 МПа (15—20 кгс/см2).
В грунтах с коэффициентом фильт-
рации 0,2—5 м/сут применяют одно-
растворный способ силикатизации.
При этом способе гелеобразующую
смесь заготавливают заранее из жид-
кого стекла и окислителей (коагу-
лянтов) : ортофосфорной, кремнефто-
ристоводородной кислот или алю-
мината натрия.
Способ силикатизации применяют
также с нагнетанием в грунт угле-
кислого газа — газовая силикатиза-
ция. Сначала для активизации грун-
та в скважины нагнетают угле-
кислый газ, затем раствор силика-
та натрия и, наконец, вторично —
углекислый газ для отвердения
раствора.
Способ силикатизации грунтов не
рекомендуется применять при скоро-
сти движения подземных вод более
5 м/сут.
Сущность смолизации заклю-
чается в нагнетании водных раство-
ров высокомолекулярных органичес-
ких соединений (синтетических смол)
с добавками-отвердителями. Эти смо-
лы, обладая высокой пластичностью,
135
Рис. 3.14. Схема тампонирования грунта из
забоя
проникают в мельчайшие поры грун-
та и в результате химической реак-
ции переходят из жидкого в твер-
дое состояние, значительно увели-
чивая водонепроницаемость и проч-
ность грунта. Так, пески, закреплен-
ные синтетическими смолами, обла-
дают прочностью на сжатие до 5—
10 МПа (50—100 кгс/см2). Смоли-
зация находит все более широкое
применение в практике строительст-
ва подземных сооружений, но ее
объемы применения пока ограниче-
ны высокой стоимостью смол и вред-
ным воздействием на организм че-
ловека. В отечественной практике
смолизации грунтов наиболее рас-
пространены карбонные смолы марок
МФ-П, КМ, ММ-3, МФФА и др.
Эти смолы легко разбавляются водой
до любой концентрации, допускают
регулирование сроков схватывания в
широком диапазоне и слаботоксич-
ны.
Технология работ по тампонирова-
нию грунта в общем случае вклю-
чает следующие виды работ: бурение
скважин в соответствии с приня-
Рис. 3.15. Комплекс оборудования для там-
понажных работ при щитовой проходке:
/—инъекторЫ; 2—тампонажная перемычка; 3—
распределительная колонка; 4—насос; 5—расход-
ные баки
136
той схемой их расположения, мон-
таж тампонажного оборудования,
нагнетание раствора или растворов
в скважины, контроль качества вы-
полнения работ, проходку выработ-
ки на участке затампонированных
грунтов.
Работы осуществляют по двум тех-
нологическим схемам: с поверхности
земли и из забоя выработки.
Тампонирование с поверхнос-
ти земли проводят в подгото-
вительный период строительства до
начала проходческих работ. При не-
большой мощности и однородных
свойствах массива грунта, подлежа-
щего тампонированию, работы вы-
полняют сразу на всю проектную
глубину. В случае значительной тол-
щи грунта давление, необходимое
для нагнетания раствора, и его рас-
ход будут различны, поэтому там-
понирование целесообразно выпол-
нять отдельными заходками (15—
20 м) сверху вниз или снизу вверх.
Схемы расположения тампонажных
скважин зависят от глубины зало-
жения выработки, гидрогеологичес-
ких условий, наличия и глубины за-
легания водоупора, а также от плот-
ности городской застройки и ана-
логичны схемам, рассмотренным ра-
нее при искусственном заморажива-
нии грунтов.
Для выполнения комплекса работ
используют буровые установки (ти-
пов БСН-241, БТС-150, самоходную
буровую установку УРБ-50м и т. д.),
оборудование для приготовления и
нагнетания тампонажных растворов
(стационарные или передвижные ус-
тановки в зависимости от объема
работ), контрольно-измерительную и
запорную аппаратуру и различное
вспомогательное оборудование в за-
висимости от вида тампонирования.
Тампонирование и з забоя вы-
работки (рис. 3.14) выполняют
отдельными участками (заходками),
длина которых зависит от свойств
тампонируемых грунтов, вида там-
понажного материала, бурового обо-
рудования и т. д. В процессе
сооружения тоннеля работы по там-
понированию грунта чередуют с про-
ходкой выработки. Тампонажный
раствор нагнетают через скважины
/, пробуренные под углом к про-
дольной оси выработки в тампо-
нажной перемычке 2. В результате
формируются затампонированные
массивы грунта в виде усеченных
конусов, входящих один в другой.
Тампонажные перемычки изготав-
ливают из монолитного бетона в
процессе бетонирования, в перемыч-
ку устанавливают кондукторы и за-
порную арматуру. Вместо тампонаж-
ной перемычки может быть оставлен
целик из затампонированного грун-
та. В устойчивых грунтах обычно
тампонаж выполняют заходками по
10—30 м, в неустойчивых — до 5 м.
Оборудование для нагнетания там-
понажного раствора в грунтовой мас-
сив можно располагать в выработ-
ке или размещать на поверхности
земли. Это зависит от глубины зало-
жения тоннеля и объемов работ.
Для улучшения организации труда и
увеличения темпов проходки в нашей
стране разработаны специальные
комплексы оборудования. На рис.
3.15 показан комплекс оборудования
для химического укрепления слабо-
устойчивых и сыпучих грунтов при
щитовой проходке.
В процессе производства работ по
тампонированию грунтов необходимо
осуществлять постоянный контроль
за качеством бурения тампонаж-
ных скважин (соблюдение заданного
направления), приготовления тампо-
нажных растворов (качество исход-
ных материалов и плотность раст-
воров), нагнетания (давление наг-
нетания и расход тампонажного
раствора в каждой скважине), там-
понирования грунтов (прочность,
монолитность и водонепроницае-
мость грунтового массива).
3.6.	СПОСОБ ПРОДАВЛИВАНИЯ
Во многих случаях тоннели мет-
рополитенов, городские автотранс-
портные тоннели залегают на неболь-
шой глубине от земной поверх-
ности и проходят в слабых грун-
Рис. 3.16. Принципиальная схема продавли-
вания тоннельных секций
тах под существующими зданиями,
пересекают железнодорожные и ав-
тодорожные магистрали, реки, кана-
лы, насыпи, дамбы и т. п. Для
сооружения тоннелей со вскрытием
земной поверхности на участке пе-
ресечения таких препятствий необ-
ходимо создать сложные оградитель-
ные крепи. Эти работы нарушают
движение' транспорта по пересекае-
мой магистрали; а строительство
ведут поэтапно с переустройством
подземных коммуникаций. Иногда
открытым способом пересечь прегра-
ду практически невозможно. Исполь-
зование же щитового способа про-
ходки в таких случаях экономичес-
ки невыгодно из-за сравнительно ко-
ротких участков пересечений и со-
пряжено обычно с осадками поверх-
ности.
В таких условиях может оказать-
ся технически целесообразным и эко-
номически эффективным применить
способ продавливания тоннельных
конструкций (рис. 3.16). Сущность
этого способа состоит в том, что об-
делку вдавливают в грунт домкрат-
ной установкой 5, расположенной на
поверхности земли или в котлова-
не. Домкратная установка остает-
ся неподвижной на весь период ра-
бот. Вперед продвигаются секции об-
делки 2 с головным звеном /,
выполненным в виде специальной ре-
жущей ножевой конструкции. Под
защитой этой конструкции разраба-
тывают грунт и выдают его по го-
товой части тоннеля на поверх-
ность земли.
Форма поперечного сечения соору-
жаемых таким способом тоннелей
может быть любой, хотя чаще бы-
вает круглой или прямоугольной.
Секции обделки выполняют из метал-
ла или железобетона. Поскольку об-
137
делку монтируют не в тоннеле, а в
открытой камере, могут быть продав-
лены цельные секции значительной
длины. Секции покрывают сначала
снаружи гидроизоляцией, а стыки
герметизируют, располагая между
торцами секций упругие прокладки-
уплотнители. При отсутствии разни-
цы в размерах сечения ножа и сек-
ции обделки практически исключа-
ется осадка поверхности при соо-
ружении тоннеля под фундаментами
зданий и под железнодорожными
путями.
Наиболее эффективен метод про-
давливания в устойчивых связных
грунтах — глинах, суглинках, а так-
же в насыпях, сложенных уплот-
ненными несвязными грунтами ес-
тественной влажности. В неустойчи-
вых грунтах часто требуется их пред-
варительное закрепление, а в водона-
сыщенных песках и гравелистых от-
ложениях необходимо выполнить
предварительное понижение уровня
грунтовых вод.
Очевидно, что сложность работ по
продавливанию тоннеля возрастает с
увеличением длины и поперечно-
го сечения тоннелей. Поэтому этот
способ возник и получил широкое
распространение прежде всего в об-
ласти строительства трубопроводов и
коллекторных тоннелей небольшого
диаметра. Однако постоянное со-
вершенствование технологии работ
по продавливанию и возросшая мощ-
ность гидравлического оборудования
позволяют в настоящее время соору-
жать все более сложные конструкции.
Такой способ продавливания широ-
ко используют при строительстве пе-
шеходных переходов под железно-
дорожными путями в Москве и Ле-
нинграде, разработана и внедрена
технология сооружения этим спо-
собом тоннелей метрополитена со
сборной круговой обделкой.
Способ продавливания сложных
тоннельных конструкций распростра-
нен в практике подземного строи-
тельства ФРГ, США, Японии и Анг-
лии^ Так, в ФРГ методом продав-
ливания сооружен автодорожный
тоннель длиной 126 м, с площадью
поперечного сечения 324 м2. В Япо-
нии под действующей скоростной же-
лезнодорожной линией сооружен
тоннель из трех железобетонных сек-
ций длиной 24,5 м каждая, сече-
нием 27,2X7,4 м.
Технология работ по продавлива-
нию зависит от вида пересекаемо-
го препятствия, длины тоннеля, раз-
меров поперечного сечения обделки
и ее конструкции, глубины заложе-
ния тоннеля и свойств пересекае-
мых грунтов.
Наиболее распространена схема
продавливания сравнительно корот-
ких секций обделки (1 —1,5 м), по-
казанная на рис. 3.17. Вначале
разрабатывают котлован с размера-
ми, достаточными для размещения
секции тоннеля 5 и домкратной уста-
новки 8. У стены котлована, проти-
воположной пересекаемому препят-
ствию, устраивают массивный же-
лезобетонный упор 9, восприни-
мающий усилие гидравлических ци-
Рис. 3.17. Технологическая схема сооружения тоннеля способом продавливания тоннельных
секций
138
линдров. На упоре закрепляют дом-
кратную установку 8, выполнен-
ную в виде обоймы гидравличес-
ких цилиндров, закрепленных на
жесткой металлической раме. Гид-
роцилиндры на раме размещены
равномерно по периметру обделки.
В подготовленную таким образом ка-
меру с помощью общестроительного
оборудования опускают ножевую
часть /. Ножевая часть представ-
ляет собой щитовую крепь, осна-
щенную ножевым устройством, под
прикрытием которой разрабатывают
грунт. Для обеспечения устойчивости
лба забоя ножевую часть оборудуют
различными устройствами подобно
ножевому кольцу проходческого щи-
та (рассекающими полками, ре-
шетками, герметическими перегород-
ками и т. п.). Затем опускают пер-
вую секцию обделки и соединяют ее
с ножевой частью, образуя ноже-
вую секцию. Соединение ноже-
вой части с первой секцией обдел-
ки может быть жестким или подат-
ливым. При податливом соединении
между ними помещают специальные
гидроцилиндры 2 с коротким рабо-
чим ходом для корректировки на-
правления продавливания.
После монтажа ножевой секции
включают гидравлические цилинд-
ры и вдавливают ее в грунт че-
рез подготовленный в стене котло-
вана проем. Равномерную передачу
усилий на обделку осуществляют
через нажимную раму 3. После вдав-
ливания ножевой секции штоки гид-
роцилиндров возвращают в исходное
положение и освобождают место для
установки следующей секции обдел-
ки. Готовые секции обделки 7 по-
очередно опускают в камеру и про-
талкивают в грунт на величину
заходки, равную длине секции. При
продвижении ножевой части в пес-
чаных грунтах разработку грунта
в забое, как правило, не ведут —
грунт с площадок выдавливается в
лотковую часть. В супесчаных и гли-
нистых грунтах для уменьшения уси-
лия вдавливания грунт по контуру
забоя частично разрабатывают руч-
ным или механизированным инстру-
ментом. Разработанный грунт вруч-
ную или погрузочными машинами 10
грузят на транспортёр или в вагонет-
ки и выдают за пределы камеры.
По мере продавливания требуют-
ся все большие усилия домкратной
установки. Поэтому для увеличения
длины продавливания принимают
специальные меры, снижающие силы
сопротивления: нагнетание бентони-
тового раствора за обделку, пок-
рытие наружной поверхности сек-
ций антифрикционными материалами
(полимерными пленками, эпоксидны-
ми компаундами, техническими мас-
лами и т. д.), протягивание сталь-
ных лент в зазоре между обдел-
кой и грунтом (позиция 4 указы-
вает рулон стальной ленты). С этой
же целью применяют головную но-
жевую секцию с собственной дом-
кратной установкой или промежу-
точные домкратные установки 6.
Из перечисленных мероприятий
наиболее существенно увеличить
длину продавливания позволяют про-
межуточные домкратные установки.
Каждая такая установка состоит из
стальной обоймы и гидроцилиндра-
ми по периметру, форма и разме-
ры которой соответствуют форме и
размерам тоннельных секций. На оп-
ределенном этапе проталкивания в
камеру вместо очередной секции об-
делки опускают промежуточную дом-
кратную установку, а за ней — сек-
ции второго участка обделки. Далее
ведут проходку, поочередно включая
гидроцилиндры промежуточной и ос-
новной установок. Если сопротив-
ление вдавливанию в забой велико,
то промежуточную домкратную уста-
новку следует расположить ближе к
головной секции.
Приведенная выше схема лежит в
основе технологии работ по продав-
ливанию перегонных тоннелей мет-
рополитена с помощью агрегатов
КМ-35 и КПТ-1. Протяженность
участка тоннеля, сооружаемого с од-
ного забоя без применения специаль-
ных мер по управлению движением
ножевой части и промежуточных
домкратных установок, составляет
50 м. Чугунную обделку тоннеля диа-.
139
метром 6 м собирают в кольца в
камере перед домкратной установ-
кой, развивающей усилие 30 000 кН
(3000 тс) с ходом гидроцилиндров
1200 мм. В песках естественной
влажности с включениями прослоек*
глин и мелкого гравия скорость
продавливания составляет 3 м/сут.
В определенных условиях целе-
сообразно применить схему «протас-
кивания» тоннельных секций троса-
ми, пропущенными через заранее
пробуренные вдоль тоннеля горизон-
тальные скважины. В одном кот-
ловане тросы закрепляют к ножевой
части головной секции, а в другом —
к специальной траверсе, которую рас-
пирают домкратами в упор на от-
косе котлована. Такая схема поз-
воляет снизить усилия проталкива-
ния со стороны домкратной установ-
ки и гарантирует заданное направ-
ление тоннеля.
Близкой по существу, но более
эффективной в производстве являет-
ся схема встречного продавливания
длинных секций, исключающая ус-
тройство в котлованах специальных
упоров. По этой схеме одну из мно-
готонных секций оборудуют домкра-
тной установкой у ножевого коль-
ца. Эта установка с помощью тросов,
пропущенных в горизонтальных
скважинах, тянет «на себя» секцию,
находящуюся в противоположном от
насыпи котловане.
Для увеличения дальности продав-
ливания тоннелей больших сечений в
ФРГ разработана схема телескопи-
ческого продавливания. По этой схе-
ме вначале продавливают секции
увеличенного сечения, размеры кото-
рого в свету несколько превышают
проектные наружные размеры сече-
ния тоннеля. Затем через них про-
талкивают, а далее на оставшемся
участке трассы продавливают сек-
ции, сечение которых соответству-
ет проектным размерам тоннеля.
Принцип продавливания находит
применение для создания временной
ограждающей крепи при сооруже-
нии тоннелей в сложных условиях.
Для этого вначале по всему кон-
туру будущего тоннеля или только
в его верхней части продавливают
стальные или железобетонные трубы
или пустотелые балки. Затем их за-
полняют бетоном. Под защитой та-
кого ограждения разрабатывают
грунт на полное сечение и воз-
водят обделку. Элементы огражде-
ния можно также продавливать из
вспомогательных выработок в попе-
речном к оси тоннеля направлении.
Новая разновидность способа про-
давливания — сооружение тоннелей
небольшой длины (10—15 м) под
насыпями продавливанием отдель-
ных сегментов обделки. По этой
схеме несущую конструкцию тоннеля
создают, задавливая в грунт сталь-
ные или железобетонные элементы
коробчатого сечения, заполняя их
впоследствии бетоном. Изменяя се-
чение и форму коробов, можно
создавать тоннели различного очер-
тания и размеров.
Контрольные вопросы
1.	Какие способы сооружения тоннелей
применяются в водоносных неустойчивых грун-
тах? Их сущность и область применения.
2.	Каковы наиболее распространенные
технологические схемы замораживания грун-
тов?
3.	Каковы преимущества и недостатки
водопонижения?
Глава 4
ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
4.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Сущность открытого способа за-
ключается в том, что сначала с по-
верхности земли вскрывают котло-
ван или траншею, а затем в них
возводят тоннельную конструкцию.
После окончания строительно-мон-
тажных работ котлован или тран-
шею засыпают грунтом с восста-
новлением при необходимости до-
рожного покрытия над тоннелем.
Открытый способ работ использу-
ется на свободной территории при
строительстве коллекторных тонне-
лей, перегонных однопутных или
двухпутных тоннелей метрополите-
нов мелкого заложения, подземных
переходов, притоннельных, пристан-
ционных и других подземных соо-
ружений, прокладываемых на не-
большой глубине, а также при строи-
тельстве подводных тоннелей. При
сооружении тоннелей открытым спо-
собом в основном применяются сле-
дующие способы работ: котлован-
ный, траншейный («стена в грунте»),
щитовой, а также способ опускных
секций и тоннелей-кессонов.
Использование открытых способов
позволяет вести сооружение тон-
нелей любого назначения общестрои-
тельными методами с применением
высокопроизводительных механиз-
мов и сборных крупноразмерных
элементов тоннельной обделки при
фактически неограниченном фрон-
те работ, что обеспечивает высо-
кие темпы строительства и снижение
стоимости работ по сравнению с за-
крытыми способами, особенно при
возведении станций метрополитенов,
камер съездов и других больше-
пролетных сооружений.
Недостатки открытых способов за-
ключаются в необходимости прове-
дения больших трудоемких работ по
перекладке городских коммуникаций,
расположенных в зоне производства
работ, нарушении нормальной жизни
города в результате занятия боль-
шой территории под строительную
площадку, а также усиления в ряде
случаев фундаментов зданий и соо-
ружений и даже их сноса, если
они попадают в опасную зону строи-
тельства.
Несмотря на перечисленные выше
недостатки, в настоящее время от-
крытые способы работ широко приме-
няются при строительстве метрополи-
тенов во многих городах Советско-
го Союза (Москва, Харьков, Минск,
Новосибирск и др.).
4.2.	СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ
В ОТКРЫТОМ КОТЛОВАНЕ
С ВРЕМЕННОЙ КРЕПЬЮ
Котлованным называется такой
способ работ, когда отрывается кот-
лован, в котором возводят конструк-
цию подземного сооружения с после-
дующей ее засыпкой грунтом и бла-
гоустройством поверхности земли.
В зависимости от инженерно-
геологических условий и особеннос-
тей городской застройки стены кот-
лована могут быть с естественны-
ми откосами, вертикальные с при-
менением временной крепи и ком-
бинированные.
Котлован с откосами (рис. 4.1,
а) целесообразно применять на не-
застроенных участках при наличии
устойчивых грунтов. При откосах,
крутизна которых зависит от физи-
ко-механических свойств грунта,
экономится материал, который ис-
а) 1 2	6) з в) / г) / 2 3
Рис. 4.1. Котлованы с откосами (а), с верти-
кальными (б) и комбинированными (в, г)
стенами:
/—откос; 2—контур тоннеля; 3—шпунт, сваи
141
пользуется на крепление стен кот-
лована.
Котлованы с вертикальными сте-
нами (рис. 4.1,6) применяются обыч-
но в случаях плотной городской
застройки поверхности и слабых
неустойчивых грунтах, когда исклю-
чается возможность разработки кот-
лованов с естественными откосами.
Крепление стен таких котлованов
производится с помощью металли-
ческих свай с затяжкой, шпунта,
анкеров с набрызгбетоном, а также
устройства льдогрунтового огражде-
ния.
В случае неоднородных грунтов,
если позволяет планировка терри-
тории, могут устраиваться ком-
бинированные стенки котлованов
(рис. 4.1,в, г), которые позволяют
уменьшить материалоемкость креп-
ления.
Временная крепь котлованов. Наи-
более распространенным видом вре-
менной крепи вертикальных стен кот-
лована являются металлические
сваи, выполняемые из стальных
двутавровых балок (№ 30—60), ме-
таллические трубы (диаметром 200—
400 мм), а также железобетонные
или бетонные (буронабивные) сваи.
Металлические сваи заби-
ваются по контуру котлована (при
этом ширина котлована принимает-
ся на 0,3—0,5 м больше ширины
подземного сооружения с учетом воз-
можного отклонения свай при их пог-
ружении) на расстоянии 0,5—1,0 м
одна от другой. Глубина забивки
свай принимается обычно на 3—5 м
больше глубины котлована. Прост-
ранство между сваями крепится с по-
мощью закладных досок толщиной
5—7 см, железобетонными плитами
или путем нанесения слоя набрызг-
бетона (при наличии достаточного
сцепления между грунтом и набрызг-
бетоном).
Для обеспечения устойчивости
сваи расширяются системой рас-
стрелов, которые в зависимости
от глубины котлована и интенсив-
ности бокового горного давления ус-
танавливаются в один или два ряда.
Когда глубина котлована не пре-
142
вышает 10 м, то при наличии ус-
тойчивых грунтов обычно устанавли-
вают один ряд расстрелов; при боль-
шей глубине котлована — два ряда.
При глубине котлована до 5 м
возможно применение свай консоль-
ного типа.
Расстрелы 3 (рис. 4.2) опирают-
ся на продольные пояса 2 (швел-
лер № 24—26), прикрепляемые к
сваям 1 для обеспечения равномер-
ного распределения усилий. Расстоя-
ние между расстрелами в продоль-
ном направлении принимается в пре-
делах от 3,6 до .10 м. В неко-
торых случаях для восприятия бо-
кового давления грунта, оказываемого
на промежуточные сваи, по концам
расстрелов устанавливаются подко-
сы 4.
Конструкции расстрелов могут
быть различны: деревянные, состоя-
щие из двух бревен диаметром
0,2—0,3 м, металлические из двух
швеллеров (№ 30—40); трубчатые
диаметром от 0,20 до 0,6 м или
в виде сквозных ферм. Наибольшее
распространение получили металли-
ческие расстрелы. Для возможности
плотного раскрепления расстрелы на
одном или обоих концах имеют выд-
вижные части (длиной 1,7 м), с
помощью которых фиксируется их
длина посредством металлических
клиньев и вкладышей.
В водоносных грунтах плывун-
ного типа, когда использование во-
допонижения или искусственного за-
крепления грунтов не дает желае-
мого результата, а также в случае
расположения зданий и различных
сооружений в непосредственной бли-
зости от призмы возможного обру-
шения грунта применяют шпун-
товое крепление котлованов.
В качестве конструкции такого
крепления наиболее целесообразно
использовать шпунты корытообраз-
ного профиля Ларсен III, IV и V,
которые обладают высокой несущей
способностью. Глубина забивки
шпунта в водоупорный слой оп-
ределяется на основании расчета.
Система временного крепления
котлована из металлических свай
или шпунта громоздка, неудобна при
производстве работ и весьма мате-
риалоемка. При таком креплении
на каждые 100 м длины котло-
вана глубиной 6—7 м и шириной
8—10 м затрачивается в среднем
250—300 т металла и 60—70 м3 до-
сок.
В настоящее время для обес-
печения устойчивости вертикальных
стен котлована крепление свай или
шпунта производится с помощью
анкерной крепи вместо расст-
релов. Конструкция анкера представ-
ляет собой стальную трубу, стер-
жень периодического профиля (диа-
метр 18—40 мм) или пучок высо-
копрочной проволоки, прядей или ка-
натов, которые закрепляются за пре-
делами возможной призмы обруше-
ния грунта. Такие анкеры обладают
высокой несущей способностью. Так,
предельное усилие на разрыв, кото-
рое способен выдержать стержневой
анкер, составляет 150—500 кН, труб-
чатый—300—1500 кН, а проволоч-
ный —500—2500 кН.
По способу заделки анкера в грун-
те различают предварительно напря-
женные инъекционные анкеры без
уширения (рис. 4.3,а) или с ушире-
нием (рис. 4.3,6), закрепляемые в
грунте за счет образования цемент-
ной пробки, а также цилиндрические
анкеры с опорной трубой,, нижний
конец которой соединен с анкер-
ной тягой (рис. 4.3,в).
Анкеры 4 (рис. 4.4) прикрепля-
ются к продольным поясам 2, что
обеспечивает равномерную передачу
усилий на всю систему крепи. Ан-
керы устанавливаются через 3—5 м
в один или несколько ярусов по
высоте с наклоном под углом 25—
30° или горизонтально.
Рис. 4.2. Схема крепления котлована с уста-
новкой системы расстрелов и подкосов
Такой вид крепи позволяет наибо-
лее полно реализовать высокопроиз-
водительные машины и механизмы,
используя для этого весь фронт ра-
бот. При этом существенно умень-
шается трудоемкость и стоимость
крепления, что в конечном итоге
приводит к сокращению сроков
строительства. Как показывает прак-
тический опыт Мосметростроя, при-
менение анкеров по сравнению с
расстрелами увеличивает производи-
тельность труда на земляных ра-
ботах на 42%, а при монтаже сбор-
ных конструкций — на 15%.
В сложных инженерно-геологичес-
ких1 и гидрогеологических условиях
Рис. 4.3. Конструкции грунтовых анкеров:
/ — цементная пробка; 2—анкерная тяга; 3—уплотнитель; 4—контур скважины; 5—свая; 6—пояс; 7—
гайка; 8—упор; 9—уширение; 10—ребра анкерной тяги
143
a)
Рис. 4.4. Схема крепления стен котлована:
а—с наклонными анкёрами; б—с горизонтальными
анкерами; /—сваи; 2—продольный пояс; 3—кон-
тур тоннеля; 4—анкеры; 5—здания; 6—маячная
свая
при расположении водоупорного
слоя на большой глубине крепление
котлованов больших размеров мо-
жет осуществляться способом за-
мораживания. В этом случае по
контуру таких котлованов создают-
ся льдогрунтовые стены, восприни-
мающие боковое давление грунта
и обеспечивающие водонепроницае-
мость.
Расчет элементов крепи. Элементы
временной крепи котлованов следует
рассчитывать по прочности, устойчи-
вости и деформации от бокового
давления грунта и временных наг-
рузок, действующих на призме об-
рушения с учетом монтажных наг-
рузок от различных строительных ма-
шин и механизмов, возникающих на
отдельных этапах строительства.
Ориентировочно глубину забивки
свай ниже дна котлована принимают
равной Н/2 (И — глубина котлова-
на) для сыпучих грунтов, Н/3—
Н/4—для плотных грунтов.
Расчет шпунта выполняется по
схеме многопролетной неразрезной
144
балки, заделанной одним концом в
грунт. Сечение шпунта подбирается
по наибольшему изгибающему мо-
менту в расчетном пролете.
Расчет анкеров сводится к оп-
ределению их количества и не-
сущей способности, которая должна
быть достаточной для восприятия ан-
керами возникающих в элементах
временной крепи усилий.
Организация работ. Основной
принцип организации работ при соо-
ружении тоннелей в котлованах зак-
лючается в поточном комплексном
способе производства всех техноло-
гических процессов. Схема организа-
ции работ предусматривает проведе-
ние следующих основных технологи-
ческих операций: подготовительные
работы, забивку свай или шпунта,
разработку грунта, планировку для
котлована, устройство бетонной под-
готовки, гидроизоляцию лотка, воз-
ведение обделки, гидроизоляцию стен
и перекрытия обделки, обратную за-
сыпку сооружения и извлечение свай
или шпунта, планировку территории.
Проведение всех операций может
выполняться параллельно или пос-
ледовательно. При параллельной схе-
ме производства работ все техноло-
гические операции выполняются од-
новременно на различных участках.
В этом случае фронт работ дол-
жен быть не менее 100—150 м. При
последовательной схеме каждая тех-
нологическая операция выполняется
после окончания предыдущей по всей
длине сооружения. Такую схему це-
лесообразно применять при строи-
тельстве коротких подземных соору-
жений (длиной менее 100 м).
Подготовительные работы заклю-
чаются в уточнении расположения и
перекладке подземных коммуника-
ций, а также разработке мер по
обеспечению сохранности зданий и
сооружений, фундаменты которых
располагаются в зоне разработки
котлована. Для установки свайного
ограждения и уточнения местораспо-
ложения подземных коммуникаций
по длине котлована с обеих сто-
рон устраиваются разведочные тран-
шеи глубиной до 1,5—2,0 м и шири-
ной от 0,5 до 0,8 м. Забивка
свай или шпунта осуществляется с
помощью дизель-молотов (типа
С-946 или С-330) и вибромоло-
тов (С-286, С-225), вибропогружате-
лей ВП-1, ВП-2, ВП-3 и др.,
а также электрических вибромоло-
тов С-467-М высокой производитель-
ности.
Погружение металлического шпун-
та обычно осуществляется секция-
ми из нескольких соединенных меж-
ду собой шпунтин.
При невозможности погружения
свай вибрационным или ударным
способом, а также при их забив-
ке в зоне подземных коммуникаций
или около зданий сваи устанавли-
вают в заранее пробуренные сква-
жины и закрепляют их в донной
части бетоном. Для бурения сква-
жин может быть использована шне-
ковая бурильная установка ЛБУ-50.
В случае применения буровых свай
в пробуренные скважины устанавли-
вают стальные трубы (диаметром
около 1,0 м), опускают армокаркасы
и омоноличивают их бетоном, а об-
садные трубы по мере укладки бе-
тонной смеси извлекают.
Разработка грунта в котловане при
свайном креплении производится с
опережением последующих произ-
водственных операций на 30—40 м.
Грунт разрабатывается экскавато-
ром в две или три стадии в за-
висимости от глубины котлована.
При глубине котлована до 10—12 м
разработку грунта ведут экскавато-
ром на глубину 7—8 м с остав-
лением берм у стен шириной не ме-
нее 2 м. По мере разработки кот-
лована за полки металлических
свай — двутавров — закладываются
доски (затяжка). Каждый последую-
щий ряд досок подводится снизу,
плотно прижимается к грунту при
помощи деревянных клиньев, заби-
ваемых между досками и полками
двутавров. Устанавливается первый
ярус крепления котлована (поя-
са, расстрелы или анкеры). Затем
производится разработка грунта
берм вручную и одновременно с по-
мощью бульдозера дорабатывается
грунт котлована до проектной от-
метки заложения лотка с перемеще-
нием грунта в зону действия экска-
ватора. Разработанный грунт частич-
но используется для обратной за-
сыпки котлована, а частично авто-
самосвалами вывозится в отвал. При
большой глубине котлована грунт
разрабатывается отдельными яру-
сами и в этом случае погрузка
грунта в автосамосвалы производит-
ся непосредственно в котловане,
где устанавливаются съезды.
По Мере разработки котлована
производится крепление свай про-
дольными металлическими поясами
из двутавровых или швеллерных ба-
лок, которые устанавливаются на
кронштейны, приваренные к сваям,
и распираются поперечными расстре-
лами или же удерживаются анкера-
ми. Установка металлического креп-
ления осуществляется стреловым или
козловым краном (типа ККТС-20).
При использовании анкеров креп-
ления после установки металли-
ческих поясов пробуривают скважи-
ны, в которые помещают анкеры,
закрепляемые за пределами возмож-
ной призмы обрушения грунта. На-
тяжение и закрепление анкеров обе-
спечиваются при помощи опорной
плитки и фиксирующей гайки. Вели-
чина натяжения через 1 ч после
установки анкера должна составлять
1,3—1,5 расчетного усилия.
После разработки грунта и зачист-
ки дна котлована укладывается бе-
тонная подготовка толщиной не ме-
нее 12 см с устройством вырав-
нивающей стяжки из слоя цемент-
но-песчаного раствора. По бокам
стен котлована для гидроизоляции
возводят защитные стенки из ас-
боцементных листов толщиной 10—
12 мм, кирпича, шлакоблоков или
железобетонных плит.
При сооружении сборных железо-
бетонных обделок тоннелей оклеен-
ная гидроизоляция лотка устраивает-
ся по бетонному основанию, а изо-
ляция стен и перекрытия — по за-
щитным стенкам с применением ру-
лонного материала с битумом на раз-
личной основе (картон, ткань, стек-
145
ловолокно, металл). В зависимости
от гидростатического давления и ус-
тойчивости грунтов гидроизоляция
может быть в один (давление
от 5 м вод. ст.), два (дав-
ление от 5 до 10 м вод. ст.) и
больше слоев. После окончания изо-
ляционных работ в лотке и устройст-
ве защитного слоя из цементно-пес-
чаного раствора производят монтаж
обделки с помощью стреловых (гру-
зоподъемностью 5—15 т) или коз-
ловых (грузоподъемностью 20—30 т)
кранов в такой последовательности:
установка лотковых и стеновых бло-
ков с заделкой стыков между ними,
нанесение слоя цементного раствора
на опорные части стеновых блоков,
установка плиты перекрытия на
стены с омоноличиванием всех швов
конструкций. По окончании монта-
жа обделки проводятся работы по
гидроизоляции стен и перекрытия.
Гидроизоляция обделок тоннелей
метрополитенов, сооружаемых от-
крытым способом, является одним^
из наиболее трудоемких технологи-’
ческих процессов, который необходи-
мо по возможности механизировать.
В качестве оклеечной гидроизоляции
наиболее успешно сейчас применяет-
ся гидростеклоизол — битумный ру-
лонный материал на стеклооснове.
Выпуск гидростеклоизола освоен
на отечественных заводах.
Гидроизоляция конструкций осу-
Рис. 4.5. Механизация гидроизоляционных
работ
146
ществляется оплавлением покровно-
го слоя пламенем газовоздушных
пропановых горелок. При этом соз-
даются наиболее благоприятные ус-
ловия для механизации процесса воз-
ведения гидроизоляции в строи-
тельстве. В настоящее время разра-
ботано и апробировано на Ташметро-
строе оборудование на специальной
поворотной платформе для наклей-
ки изоляции методом обкатки с по-
мощью специальной каретки с двумя
катками.
Г идроизоляция горизонтальных
поверхностей обеспечивается уста-
новкой ГУ-1, которая снабжена бара-
баном, на который наматывается гид-
ростеклоизол, и сдвоенными линей-
ными горелками. С помощью это-
го механизма обеспечивается рас-
кладка, подплавление покровного
слоя и прикатки изолирующего ма-
териала к оклеиваемой поверхности.
Гидроизоляция вертикальных по-
верхностей выполняется установкой
(рис. 4.5), которая представляет со-
бой самоходную тележку 2 с проти-
вовесом /, перемещаемую по на-
правляющей 9 с помощью электро-
привода 3 по перекрытию тоннеля
6. Установка также снабжена
подъемником 5, имеющим электро-
привод 4 и площадку для опера-
тора 7. На площадке располагает-
ся гидроизоляционное оборудова-
ние 8, имеющее прикатывающие кат-
ки и линейную горелку для наклей-
ки рулонного гидростеклоизола.
Такая установка позволяет выпол-
нять не только основные, но и необ-
ходимые подготовительные операции
(заделка раковин, очистки бетона от
грязи и т. п.). При этом отпа-
дает необходимость в установке под-
мостей, так как гидроизоляция вы-
полняется механизмом, снабженным
линейной горелкой, и изолировщик
практически превращается в опера-
тора. Защита изоляции от возмож-
ных повреждений осуществляется пу-
тем устройства кирпичной стенки,
железобетонных плит (блоков) или
нанесения слоя торкрета по метал-
лической сетке. По перекрытию укла-
дывают слой бетона толщиной 15—
20 см по металлической сетке, после
чего осуществляется обратная за-
сыпка конструкции. Засыпка за сте-
ны производится песчаным грунтом
одновременно с двух сторон слоя-
ми толщиной 20—30 см с полив-
кой воды и уплотнением трамбовка-
ми. Толщина первого слоя уп-
лотняемого грунта над перекрытием
тоннеля должна быть не менее
0,5 м.
Засыпка котлованов осуществля-
ется отдельными участками длиной
25—30 м. При этом удаляются рас-
стрелы, пояса и другие элементы
временного крепления. После завер-
шения обратной засыпки котлована
на участке трассы протяженностью
100—150 м производится извлечение
свай или шпунта с помощью коп-
ровой установки на базе крана-
экскаватора д'ипа Э-1254, полиспас-
том и шпунтовыдергивателем типа
В1-592 или МШ-2 м. Оставление свай
(шпунта) допускается только в слу-
чае возможного возникновения при
этом значительных деформаций рас-
положенных вблизи зданий или соо-
ружений.
На освобожденном участке строи-
тельной площадки производят вос-
становительные работы.
4.3.	СПОСОБ «СТЕНА В ГРУНТЕ»
Сущность этого способа состоит
в том, что до начала горнострои-
тельных работ по периметру буду-
щего подземного сооружения (тон-
неля) отрывают или разбуривают уз-
кие траншеи (шириной 0,4—1,0 м) на
всю глубину заложения сооружения,
как правило, до водоупора. По мере
выемки грунта траншеи заполняют-
ся глинистым раствором, который
предохраняет стенки траншеи от
обрушения. В дальнейшем глинистый
раствор заменяется ограждающей
крепью из монолитного бетона или
сборного железобетона, под защи-
той которой производится разра-
ботка грунта внутри сооружения и
возведения постоянных конструкций
(обделки).
В практике тоннелестроения наи-
большее распространение получил
способ «стена в грунте» из моно-
литного железобетона с толщиной
стен 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0 м.
Производство работ по способу
«стена в грунте» из монолитного
железобетона осуществляется в та-
кой последовательности (рис. 4.6).
По контуру оси будущей стены
сооружения устраивается пионерная
траншея 1 форшахты 2, которая
служит направляющей для землерой-
ной машины и обеспечивает устой-
чивость верхней части стенок’тран-
шеи. До начала отрывки траншеи
делается геодезическая разбивка и
планируется площадка вдоль буду-
щей стенки с таким расчетом, чтобы
по обеим сторонам форшахты бы-
ло бы место для установки необ-
ходимого оборудования и авто-
транспорта. Вдоль разрабатывае-
мой траншеи на расстоянии 3 м
с каждой стороны устраивается
ограждение. Форшахта обычно
устраивается в котловане глуби-
ной 0,8—1,0 м, отрытом по оси
сооружения. Для армирования фор-
шахты применяют металлические
сетки диаметром 10—14 мм с ячей-
ками 0,2—0,3 м. По длине фор-
шахты через каждые 1,5—2,0 м уста-
навливаются распорки для ограни-
чения деформаций и обрушения
стенок. После твердения бетона фор-
шахты рядом с ней на песчаную
подготовку укладывают железобе-
тонные плиты (ДСП-2), являющие-
ся плотным основанием для опо-
ры землеройной машины. При тран-
шейной схеме возведения «стены в
грунте» работы проводятся отдель-
ными участками (захватками) дли-
ной 3,0—6,0 м в последовательности,
зависящей от имеющегося оборудо-
вания и условий производства работ.
Для разработки грунта и бурения
скважин используют экскаваторы с
прямой и обратной лопатой, осна-
щенные плоским грейфером, драг-
лайны, буровые станки ударного и
вращательного действия, а также
специализированные машины, пред-
назначенные только для создания
147
траншей. К специализированным ма-
шинам относится самоходная буро-
вая установка СО-2, позволяющая
бурить скважины под буронабив-
ные сваи диаметром 500—600 мм,
глубиной до 30 м. В практике
подземного строительства применя-
ются также гидромеханизированный
траншеекопатель и барражные ма-
шины БМ-24/0,5 и БМ-0,5/50-2 м,
работающие по принципу последо-
вательного бурения.
Наибольшее распространение в
практике строительства получили ус-
тановки экскаваторного типа. К экс-
каваторному оборудованию, приме-
няющемуся в Советском Союзе и при-
годному для устройства глубоких
траншей, относятся двухчелюстные
грейферы с глубиной копания (при
наличии лидерных скважин) до 50 м;
штанговые широкозахватные грей-
феры (на базе экскаватора Э-1001)
с глубиной копания до 40 м для
разработки траншей шириной 0,6;
0,7 и 1,0 м; навесные виброгрей-
феры с глубиной копания до 15 м.
Кроме того, применяются штанго-
вые гидравлические грейферы фир-
мы «Поклен» (Франция), а также
двухчелюстные грейферы фирм
«Креммел» (Англия) и «Бауэр»
(ФРГ).
Для приготовления, хранения и по-
дачи глинистого раствора в тран-
шею, очистки его от грунта и пов-
торного использования на строй-
площадке организуется глинистое хо-
зяйство.
Глинистый раствор приготавлива-
ют из бетонитовых или обычных мест-
ных глин и полученных из них
на заводах глинопорошков. Осо-
бое внимание необходимо обратить
на подбор плотности глинистого
раствора, которая должна быть
такой, чтобы в любом месте на стен-
ке траншеи обеспечивалось гидроста-
тическое давление от раствора, пре-
вышающего давление окружающего
грунта и грунтовых вод с учетом
нагрузки от расположенных вблизи
зданий и сооружений. После проход-
ки очередного участка (захвауки)
траншеи проверяется вертикальность
стен и производится подготовка
траншеи для укладки бетонной сме-
си методом вертикальноперемещаю-
щейся трубы (ВПТ). Для этого очи-
щают дно траншеи и заменяют
загрязненный глинистый раствор на
свежий, после чего приступают к мон-
тажу арматурных каркасов, размеры
которых соответствуют размерам
захваток траншеи. При этом в
соответствии с конкретными условия-
148
Рис. 4.6. Основные фазы работ по
способу «стена в грунте»:
а—разработка пионерной траншеи экска-
ватором (обратная лопата); б—устройство
форшахты; в—разработка захватки плос-
ким грейфером с погрузкой грунта в
самосвалы; г—установка арматурного кар-
каса; д—бетонирование захватки методом
ВПТ и перекачка глинистого раствора в
разрабатываемую захватку
ми на одну захватку изготавливает-
ся либо один армокаркас или не-
сколько. Для удобства и точности
установки армокаркасы снабжаются
по бокам металлическими полоса-
ми (салазками) шириной 30—50 мм.
Расстояние между стержнями ра-
бочей арматуры назначается не ме-
нее 170—200 мм, что обеспечивает
качественное бетонирование по мето-
ду ВПТ. В каркасах предусматри-
ваются места для пропуска труб.
Установка арматурного каркаса
(рис. 4.7) осуществляется с помощью
козлового или стрелового крана гру-
зоподъемностью 25—40 т на подго-
товленной захватке траншеи.
Для соединения отдельных захва-
ток на их концах устраивают ог-
раничители, конструкция которых за-
висит от стыков. В случае не-
рабочих стыков (отсутствуют
растягивающие усилия в захватках)
ограничители выполняют либо в виде
отрезков стальных труб с диафраг-
мами, диаметр которых равен ширине
траншеи (инвентарные ограничите-
ли), либо в виде железобетонных
свай, металлических труб (рис. 4.8,
а), швеллеров и двутавров (стацио-
нарные ограничители). Инвентарные
ограничители (трубы) через 3—5 ч
после окончания бетонирования из-
влекают из траншеи и затем разра-
батывают смежную заходку.
Стационарные ограничители уста-
навливают краном в конце захват-
ки на всю глубину. Под воздейст-
вием собственной массы и периоди-
ческого подъема и опускания такие
ограничители заглубляются ниже
дна траншеи на глубину 0,5—1,0 м.
В случае необходимости может при-
меняться дополнительный пригруз.
Стационарные ограничители остают-
ся в стене и после ее возведения,
являясь частью постоянной конструк-
ции.
Рабочие стыки делают для
обеспечения равнопрочности стыков
и основной конструкции стены. Ра-
бочие стыки выполняют путем пере-
пуска арматуры из одной захват-
ки в другую на величину не менее
30 диаметров (рис. 4.8,б,в).
Рис. 4.7. Установка арматурного каркаса


7777777777$777777777777777777777t
0)	'	5	3
77777777777777777757777777777777%
Рис. 4.8. Стыки между захватками монолит-
ных железобетонных стен:
а—нерабочий стык; б, в—рабочие стыки; 1—
траншея; 2^стационарный ограничитель захва-
ток; 3—арматурный каркас ранее бетонируемой
захватки; 4—арматурный каркас последующей
захватки; 5—диафрагма
149
При бетонировании необходимо,
чтобы высокопластичная бетонная
смесь (марка бетона 200—300, круп-
ность заполнителя до 50 мм, осад-
ка конуса 16—20 см) подавалась
непрерывно, а вертикальная бето-
нолитная труба все время в про-
цессе бетонирования должна быть
заполнена бетоном.
Бетонолитная труба диаметром
200—300 мм состоит из отдельных
звеньев длиной 1,0—1,5 м, которые
соединяются друг с другом с по-
мощью быстроразъемных замков с
монтажными петлями. Такая труба
с приемным бункером монтируется по
центру захватки таким образом, что-
бы ее нижний конец не доходил
бы до дна траншеи на 0,05—
0,10 м и всегда был погружен в
свежеуложенную бетонную смесь на
1—2 м. Это предотвращает рас-
слаивание бетона и его перемеши-
вание с глинистым раствором. По ме-
ре бетонирования захватки бетоно-
литная труба поднимается и демонст-
рируется путем снятия ее верхних
звеньев. Опускание и подъем бе-
тонолитной трубы производятся
обычно стреловым краном грузо-
подъемностью 10—25 т, а также
спецустановками с гидроприводом.
После закрепления бетонолитной
трубы на опорной раме к верх-
нему звену присоединяется прием-
ная воронка (бункер), объем которой
должен составлять не менее 1,5
объема трубы.
Непрерывность бетони-
рования является основным усло-
вием применения метода ВПТ, что
обеспечивается необходимым нали-
чием на стройплощадке всех сос-
тавляющих для бетона в объеме
захватки.
Бетон, будучи тяжелее глинисто-
го раствора, заполняет траншею
снизу вверх и вытесняет его на по-
верхность, где глинистый раствор
самотеком поступает в разрабаты-
ваемую траншею или откачивается
насосом в глиносборник для пов-
торного использования. До уклад-
ки очередной порции бетона гли-
нистый раствор откачивают на вы-
150
соту форшахты. Бетонирование прек-
ращается, когда на уровне верха
форшахты появляется бетонная
смесь. Поверхностный слой бетона,
загрязненный глинистым раствором,
убирается.
В практике подземного строи-
тельства наряду с возведенйем стен
в грунте из монолитного бетона
применяется и сборный железобетон,
который обеспечивает высокую
индустриальность строительства, хо-
рошее качество поверхности стен,
возможность использования конст-
рукций разнообразных форм (пусто-
телые, балки, плиты и т. д.),
а также возможность снижения тол-
щины стен до 0,25 м. В то же
время сборные конструкции отли-
чаются повышенной стоимостью, тре-
буют заводского изготовления боль-
ших сборных элементов и, кроме
этого, область использования сбор-
ных конструкций ограничена глуби-
ной траншей до 20—25 м ввиду их
большой массы и сложности мон-
тажа.
Возведение стен в грунте может
осуществляться и буровзрывными
методами. В этом случае производит-
ся последовательное бурение сква-
жин, которые соединяются друг с
другом при помощи лидернонап-
равляющих труб. При этом в устой-
чивых скальных и полускальных
грунтах с небольшим количеством
воды траншеи разрабатываются
длинными захватками способом се-
кущихся секций без применения гли-
нистого раствора. В водонасыщен-
ных неустойчивых грунтах тран-
шеи устраиваются короткими захват-
ками способом секущихся бурона-
бивных свай с применением глинисто-
го раствора. Этот способ предусмат-
ривает последовательное бурение
всех скважин с армировкой их арма-
турными каркасами и бетонировани-
ем каждой скважины в отдельности
методом ВПТ, за исключением двух-
трех последних в захватке, и извле-
чение направляющих труб из запол-
ненных бетоном скважин.
При бурении скважины ее устье
на глубину 2—3 м закрепляют об-
садным патрубком, после чего буро-
вым станком бурят скважину на про-
ектную глубину и для направлен-
ного бурения последующих скважин
производят обсадку стенок скважины
лидернонаправляющей трубой (рис.
4.9).
После сооружения несущих стен и
набора прочности бетона до 100% на-
чинают работы по разработке грун-
та между возведенными стенами кот-
лована, установке расстрелов или ан-
керов и монтажу внутренних соору-
жений и свода перекрытия. Орга-
низация работ зависит от размеров
сооружения и гидрогеологических
условий строительства.
При глубине котлована до 15,0 м
работы обычно осуществляются в та-
кой последовательности. Экскава-
тором обратная лопата разрабаты-
вает грунт на глубину до 5,0 м
с погрузкой в автосамосвалы. Второй
уступ высотой 10 м разрабатывает-
ся экскаватором типа драглайн с ос-
тавлением откосов у стен котлована.
К закладным деталям в стене при-
вариваются монтажные столики, на
них собираются пояса из двух дву-
тавров и устанавливаются расстрелы
из труб диаметром 630 мм, после
чего производится разработка грун-
та откосов бульдозером с перед-
вижением его в зону работы экс-
каватора.
В настоящее время возможно
применять и гидромеханизированную
разработку грунта, которая произ-
водится гидромонитором послойно.
При этом землесосы устанавливают
непосредственно на грунт или на пон-
тоны.
Эффективно использовать также
комбинированную схему разработки
грунта бульдозеров в сочетании с
гидромеханизацией.
Распорные конструкции (расст-
релы) устанавливаются таким обра-
зом, чтобы они не мешали разра-
ботке грунта в Центре сооружения.
В этом смысле наиболее целесооб-
разной конструкцией крепления стен
котлована является анкерная крепь,
которая хорошо воспринимает рас-
тягивающие усилия.
Рис. 4.9. «Лидернонаправляющие трубы:
а—общий вид; б—план расположения лидерно-
направляющих труб при разработке траншеи
Наиболее эффективно применение
способа «стена в грунте» в слож-
ных инженерно-геологических и гид-
рогеологических условиях при воз-
ведении подземных сооружений
большой протяженности и площади
при глубине заложения не менее
5—8 м и не более 35—40 м.
При наличии значительной обвод-
ненности в грунтах, имеющих боль-
шие коэффициенты фильтрации, а
также в случае высоконапорных
подземных вод этот способ приме-
нять нецелесообразно.
4.4.	СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ
С ПОМОЩЬЮ ПЕРЕДВИЖНОЙ КРЕПИ
(ЩИТОВ)
Сооружение тоннелей открытым
способом с помощью передвижной
крепи (щитов) производится обыч-
но на незастроенных участках трассы
в наскальных грунтах, при этом ис-
ключаются работы по излишней вы-
емке грунта (по сравнению с кот-
лованом с откосами) и появляется
возможность отказаться от времен-
ного крепления (сваи, шпунт). При
этом способе до начала сооружения
тоннеля производятся работы по раз-
151
Рис. 4.10. Принципиальная конструкция пере-
движной механизированной щитовой крепи
(ПМК) для строительства тоннелей
работке котлована для монтажа пе-
редвижной крепи (щита) и срезке
грунта бульдозером до верха перед-
вижной крепи на расстоянии 20—
30 м впереди по трассе. В котло-
ване до монтажа передвижной кре-
пи сооружают бетонную стенку для
сборки первой секции обделки, от ко-
торой осуществляется передвижение
щита. В передней части котлована
устраивают откос, в который при
передвижении врезается щит. Для
монтажа передвижной крепи и обдел-
ки тоннеля устанавливается кон-
сольный козловой кран.
. Передвижная механизированная
щитовая крепь (ПМК) представляет
собой пространственную распорную
передвижную металлическую крепь
(рис. 4.10), состоящую из ножевой
части 1 с подкосами 2, опорной
части 3, в которой располагают-
Рис. 4.11. Схема сооружения тоннеля с секционной обделкой с помощью ПМК:
1—бульдозер; 2—экскаватор; 3—технологическая платформа; 4—гидроцилиндр передвижения техноло-
гической платформы; 5—передвижная крепь (щит); 6—козловой кран; 7—секция обделки; 8—
автосамосвал, выполняющий обратную засыпку; 9—бетонная подготовка; 10— автосамосвал для вывозки
грунта; 11—трайлер для перевозки секций
152
ся гидравлические домкраты 4, и
хвостовой части 5 с защитным фар-
туком 6 для предотвращения об-
рушения грунта в пространство
строительного зазора. Днище ПМК
для выравнивания дна котлована
оборудовано подрезным ножом 7 и
гидродомкратами нижнего маневра.
Кроме того, в ножевой части крепи
установлены два гидродомкрата уп-
равления 8 для обеспечения луч-
шей маневренности ПМК.
Разработка грунта при проходке
тоннеля с ПМК (рис. 4.11) осущест-
вляется экскаватором обратная ло-
пата 2 в пределах ножевой части
крепи. При этом ширина разраба-
тываемого котлована на 0,6—0,8 м
меньше ширины ПМК. Передвижная
крепь 5 перемещается только после
окончания разработки грунта забоя
по всему профилю тоннеля на ве-
личину заходки, соответствующей
длине секции обделки 7. При пе-
редвижении крепи домкраты упира-
ются в торцы обделки через метал-
лическую раму, обеспечивая равно-
мерное обжатие. После этого ПМК
с помощью гидроцилиндров 4 пере-
мещает технологическую платформу
3, предохраняющую стенку котлова-
на от обрушения под весом экска-
ватора. Параллельно с разработкой
грунта ведется монтаж обделки. Об-
делка тоннеля собирается под защи-
той хвостовой части крепи при по-
мощи козловых или самоходных кра-
нов на автоходу (например, К-161),
которые располагаются на уже го-
товом перекрытии по оси тоннеля.
Все процессы сооружения тоннеля
проводятся последовательно: мон-
таж обделки, затем гидроизоляция и
обратная засыпка конструкции. Опыт
применения ПМК при строительст-
ве коллектора в Москве показал
ее высокую эффективность и эко-
номичность.
4.5.	СПОСОБ ОПУСКНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ
СЕКЦИЙ
Среди способов сооружения под-
водных тоннелей наибольшее рас-
пространение в настоящее время по-
Рис. 4.12. Общий вид стапеля (а) и сухого
дока (б), где изготавливаются опускные
тоннельные секции:
/—тоннельная секция; 2—фланец для стыковки
секций; 3—водонепроницаемые перегородки из
сварных листов
лучил способ опускных готовых сек-
ций, который основан на погруже-
нии предварительно изготовленных
конструкций тоннеля на заранее при-
готовленное грунтовое основание с
последующим пригрузом для пре-
дотвращения их всплывания. По
сравнению со щитовым способом спо-
соб опускных секций обеспечивает
сокращение сроков и стоимости
строительства. Все работы в этом
случае осуществляются поточно.
Этот способ применяется в ос-
новном тогда, когда имеется доста-
точная глубина воды (от 6 до 40 м),
необходимая для транспортировки
секций на плаву, и грунты, обес-
печивающие устойчивость откосов и
дна подводной выемки (траншеи).
Изготовление тоннель-
ных секций длиной до 100—150 м
и водоизмещением до 50 тыс. м3 вы-
полняется на стапелях, в доках или
в специально сооруженных котлова-
нах (рис. 4.12). Размеры и форма
(круговая, многоугольная, прямо-
угольная) тоннельных секций уста-
навливаются с учетом назначения
сооружения, способа производст-
ва работ, инженерно-геологических
условий и других факторов.
Секции кругового сечения пред-
ставляют собой железобетонные ци-
153
Рис. 4.13. Схема изготовления опускных
тоннельных секций в доке-шлюзе:
1—ограждающие дамбы; 2—док; 3—тоннельные
секции; 4—уровень воды при затоплении дока;
5—перемычка; 6—шлюз; 7—уровень воды в шлюзе
при выводе секций; 8—протока для вывода секций
в русло; 9—русло водотока
линдры с наружной гидроизоляцией,
которые чаще всего изготавливают-
ся на стапелях судоверфей. Кру-
говая форма сечения в наиболь-
шей степени соответствует оптималь-
ной расчетной схеме, но обладает
излишками высоты сечения, что при-
водит к увеличению объема подвод-
ных земляных работ.
Секции многоугольного сечения
выполняются из внутренней круговой
железобетонной обделки с внешним
стальным многоугольным кожухом и
бетонным заполнением между ними.
Такие секции обладают повышенной
плавучестью и их целесообразно
использовать либо в случае транс-
портировки на большие расстояния
(так, при сооружении двух под-
водных автодорожных тоннелей в
США через Чесапикский залив тон-
нельные секции многоугольного сече-
ния транспортировалась по Атлан-
тическому океану на расстояние свы-
ше 2,5 тыс. км) или при пог-
ружении секций на мелководье.
Внешний остов многоугольных сек-
ций изготавливается на береговом
стапеле, а бетонирование произво-
дится после спуска секций на воду, а
также в процессе их погружения и
установки на дно выемки.
Сооружение тоннельных секций
прямоугольного сечения производит-
ся обычно в сухих доках, предс-
тавляющих собой котлованы или
площадки больших размеров на бере-
гу водотока, огражденные насып-
ными дамбами. Высота дамбы долж-
на быть такой, чтобы после затоп-
ления дока водой секция находи-
лась бы на плаву с минимальной
осадкой. Средствами комплексной
154
механизации (портальные или ба^
шенные краны, бетоноукладчики и
т. д.) в доке изготавливаются конст-
рукции всех секций. Для обеспе-
чения полной водонепроницаемости
секции выполняются с наружной и
внутренней гидроизоляцией. Готовые
секции с торцов перекрываются вре-
менными водонепроницаемыми пе-
регородками. После заполнения дока
водой секции всплывают и после
проверки их на герметичность и пла-
вучесть транспортируются с помощью
буксиров к месту их погружения.
Обычно секции рассчитывают так,
чтобы они имели положительную
плавучесть около 2—3% полного их
веса. В случае отрицательной пла-
вучести секции транспортируют по
воде на понтонах.
Возможно для изготовления сек-
ций использование и доков-шлюзов.
При строительстве подводного Ка-
нонерского тоннеля под Морским
каналом в Ленинграде все секции
(5X75) изготавливались в доке-
шлюзе. После затопления дока
секции выводили в шлюз, откуда,
понижая постепенно уровень воды,
их поочередно выводили в канал
к месту погружения (рис. 4.13).
Подготовка основания
для установки опускных секций за-
ключается в расчистке и выравни-
вании дна подводной траншеи, раз-
меры которой определяются габари-
тами тоннельных секций. При этом
ширина траншеи принимается на
2—3 м больше ширины секции,
а уровень дна траншеи должен быть
на 0,5—0,6 м ниже подошвы тон-
неля. Разработка грунта производит-
ся многочерпаковыми и скреперны-
ми установками при глубине тран-
шеи до 10—12 м или при большей
глубине с помощью плавучих земсна-
рядов, гидромониторных установок и
землечерпалок. При наличии в осно-
вании скальных грунтов траншею
сооружают с помощью буровзрывно-
го способа. В этом случае дно
траншеи выравнивается слоем бето-
на (Ml50—М200), который уклады-
вается по способу ВПТ (вертикаль-
ноперемещающейся трубы). Когда
дно водотока представлено песчаны-
ми или глинистыми грунтами, вы-
равнивающую подготовку толщи-
ной 0,5—0,6 м выполняют из пес-
ка, гравия или щебня. Разрав-
нивание сыпучих материалов про-
изводится скреперами, шаблонами
или специальными подводными буль-
дозерами. В случае слабых грун-
тов возможно применение свайных
фундаментов, рамно-свайных опор, а
также ростверков на сваях. Конт-
роль за работами по подготовке
основания осуществляют водолазы.
При установке прямоугольных тон-
нельных секций подготовку основа-
ния часто осуществляют с помощью
передвижной каретки, на которой
размещается необходимое оборудо-
вание для нагнетания сжатым возду-
хом песка под дно секции с одно-
временным отсосом воды (рис. 4.14).
Это позволяет создать плотное пес-
чаное основание толщиной до 1 м.
Погружение секции осу-
ществляется путем заполнения их во-
дой или загружения балласта (ка-
мень, песок, бетон) с использова-
нием плавучих кранов, снабженных
лебедками и полиспастами (рис.
4.15). Перед опусканием тоннельные
секции снабжаются визирными мач-
тами для контроля их установки и
специальными шахтами для спус-
ка и подъема людей, а также по-
дачи необходимых материалов.
В зависимости от имеющегося гру-
зоподъемного оборудования и мест-
ных гидрогеологических условий для
опускания секций возможно исполь-
зовать и другие специальные устрой-
ства: фермоподъемники, плавучие
платформы-понтоны и катамараны,
состоящие из двух соединенных
между собой барж.
Погружение тоннельных секций
необходимо производить с учетом
скорости течения воды, в связи с
чем приходится выполнять их анке-
ровку и оттяжку с помощью тро-
сов и захватов. Контроль за пра-
вильностью установки секций в про-
ектное положение в настоящее время
осуществляется с использованием
подводных телевизионных установок,
Рис. 4.14. Схема намыва песчаной смеси
под днище опускной секции с применением
подвижной каретки:
1—опускная тоннельная секция; 2—трубопровод;
3—баржа с песком; 4—направляющая подвижная
каретка; 5—основание из песка
эхолотов и лазерных приборов. Кор-
ректировку установленных на осно-
вание секций производят горизон-
тальными и вертикальными гидрав-
лическими домкратами.
Стыкование секций явля-
ется наиболее ответственной и тех-
нически сложной операцией, которая
требует обеспечения полной водо-
непроницаемости, надежности и дол-
говечности стыкового соединения
массивных тоннельных конструкций.
Рис. 4.15. Схема опускания тоннельных секций:
/—торцовая диафрагма; 2—портальная рама; 3—
шахта; 4— балластные емкости; 5—тоннельная сек-
ция; б—полиспасты; 7—опорная часть; 8—лебедки
155
Рис. 4.16. Схема стыковки тоннельных секций
с уплотнителем:
/—гидроизоляция; 2—стальная обшивка; 3—
герметизирующая прокладка; 4—сцепной крюк
на гидравлическом домкрате; 5—балки-опоры пе-
регородок; 6—временные перегородки; 7—выпуск
арматуры
Существуют разнообразные конст-
рукции стыков. Так, секции круго-
вого сечения соединяются между
собой с помощью домкратов. При
стягивании двух секций происходит
обжатие резиновых уплотнителей по
периметру стыка. После этого на
торцевые диафрагмы устанавлива-
ются фасонные хомуты и бетониру-
ется стык. Внутренние стальные обо-
лочки свариваются между собой,
что обеспечивает плотность стыка.
Стыковка прямоугольных железо-
бетонных секций производится в та-
кой последовательности (рис. 4.16).
Домкратными устройствами вновь
опущенная секция подтягивается к
уже установленной и закрепленной
секции. Учитывая, что домкраты
способны развивать усилие около
1500—2000 кН (150—200 тс), торцы
обеих секций плотно прижимаются
друг к другу. После этого из меж-
секционного пространства, ограни-
ченного торцовыми перегородками 6,
откачивают воду. Под действием
гидростатического давления проис-
ходит дополнительное уплотнение ре-
зиновых прокладок 3. С помощью
накидного крюка 4 фиксируется про-
ектное положение секций. Затем сое-
диняются гидроизоляционные обо-
156
лочки обеих секций, свариваются
выпуски арматуры 7 и стык омо-
ноличивается.
После установки и стыковки всех
секций выполняется обратная засып-
ка тоннеля крупнозернистым пес-
ком или камнем слоем толщиной
1,5—3 м. Такая засыпка позволяет
закрепить тоннельные секции в
проектном положении, предотвраща-
ет их всплытие и предохраняет конст-
рукции от повреждения.
В настоящее время опускные тон-
нельные секции являются одними из
наиболее крупных сборных конструк-
ций, применяемых в строительстве.
Учитывая, что при их изготовлении
и выполнении строительно-монтаж-
ных работ применяются высокопро-
изводительные и эффективные
средства механизации, такой способ
экономичен, отличается сравнитель-
но небольшой трудоемкостью и при-
меняется при строительстве большо-
го количества подводных тоннелей
в различных странах мира.
4.6.	СПОСОБ ТОННЕЛЯ-КЕССОНА
Сущность способа заключается в
том, что тоннель сооружается на
дневной поверхности отдельными
секциями, включающими кессонные
камеры, с помощью которых сек-
ции под воздействием своей массы
опускаются на проектную глубину
(рис. 4.17). Размеры секций опре-
деляются в основном назначением
тоннеля и с учетом конструктивных
и производственных особенностей мо-
гут достигать значительных раз-
меров (ширина до 11 м, длина
до 75- м). Обычно секции с кес-
сонными камерами выполняются из
железобетона с металлическим кар-
касом. Для обеспечения герметиза-
ции секции с торцовых сторон
закрываются временными стальными
диафрагмами. Основным требовани-
ем, предъявляемым к секциям-кес-
сонам, является обеспечение их
полной водонепроницаемости, в свя-
зи с чем конструкции секций
включают внешнюю металлическую
обойму (5-мм листовая сталь) и тон-
нельную обделку из облегченных чу-
гунных тюбингов с обязательной
расчеканкой не только поперечных
и продольных швов, но и бол-
товых отверстий. Кессонная камера
оборудуется необходимыми устройст-
вами для ведения работ под сжа-
тым воздухом.
В случае сооружения подводных
тоннелей секции бетонируются на бе-
регу, собираются на стапелях, спус-
каются на воду и транспортируют-
ся на плаву буксирами к месту их
установки по оси тоннельного пере-
хода.
В прибрежной зоне и на неглу-
боких участках тоннельные секции
изготавливают непосредственно над
местами их опускания. Для этого
приходится устраивать путем намы-
ва или отсыпки специальные дам-
бы (искусственные островки), кото-
рые должны возвышаться над уров-
нем воды на 1,0—1,5 м. Между
торцами отдельных секций выдер-
живают расстояние около 1,5—2,0 м.
Достоинством способа опускных
тоннельных секций является техни-
ческая возможность возведения тон-
неля или подземных сооружений в
неустойчивььу водонасыщенных грун-
тах, где использование других спо-
собов (горного, щитового) нецелесо-
образно. В связи с тем, что сек-
ции изготавливаются на дневной по-
верхности, они отличаются высоа
кой водонепроницаемостью и внутри
них сразу монтируется необходимое
оборудование, которое опускается
затем вместе с секциями на проект-
ную отметку. Так, при строительстве
второй очереди Московского мет-
рополитена на дневной поверхности
производилась сборка проходческих
щитов,- которые затем заводились
в собранном виде в готовые тон-
нельные секции и вместе с ними
опускались на необходимую глубину.
После этого щиты выдвигались через
торцовые стенки секций на трас-
су тоннеля. Работы выполнялись
с достаточной точностью.
Способ опускных секций был так-
же успешно применен при строи-
Рис. 4.17. Схема опускания тоннеля-кессона:
/—тоннельная секция; 2—шлюзовые аппараты;
3—кессонная камера; 4—проектное положение
тоннель-кессона
тельстве станций Вокзальная первой
очереди Киевского метрополитена.
Недостатком этого способа являет-
ся необходимость производить рабо-
ты под сжатым воздухом, что небла-
гоприятно сказывается на здоровье
людей, требует использования спе-
циальных мероприятий по охране
труда. Кроме этого, способ отлича-
ется большой трудоемкостью и слож-
ностью работ, особенно по созданию
отдельных секций.
В связи с указанными недостат-
ками применение способа опускных
секций-кессонов в практике тоннеле-
строения крайне ограничено и может
найти применение только после
тщательного анализа и обоснования
в очень сложных инженерно-геологи-
ческих условиях или при строительст-
ве подводных тоннелей, когда глуби-
на воды не превышает 35 м.
Контрольные вопросы
1.	Каковы преимущества и недостатки
открытого способа сооружения тоннелей?
3. В чем заключается сущность спо-
соба «стена в грунте»?
3. Каково основное преимущество перед-
вижной крепи (щита)?
4. Чем вызвано ограничение примене-
ния тоннелей-кессонов? Каковы их основные
недостатки?
157
Глава 5
ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ СТАНЦИИ МЕТРОПОЛИТЕНА
5.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Сооружение подземных станций
метрополитена — одна из технически
сложных и трудоемких отраслей
современного строительства с отно-
сительно высокими материальными и
финансовыми затратами.
Объем и состав работ на стан-
ции определяется типом и количест-
вом сооружений, входящих в стан-
ционный комплекс. Эти сооружения
предназначены для посадки, высад-
ки и пересадки пассажиров (стан-
ционные тоннели и распределитель-
ные залы, эскалаторные тоннели
с натяжными камерами и машин-
ными помещениями, подземные и на-
земные вестибюли, соединительные и
переходные коридоры), организации
движения поездов (тягово-понизи-
тельные подстанции, оборотные ус-
тройства и тупики) и для соблю-
дения надлежащих санитарно-гигие-
нических условий (вентиляционные
стволы, тоннели, камеры и киоски,
санитарные узлы и камеры дренаж-
ной перекачки).
Помимо сооружения тоннелей и ка-
мер различного назначения, на стан-
циях выполняется большой объем
строительных, монтажных и отде-
лочных работ. К ним относятся воз-
ведение внутритоннельных конструк-
ций (пассажирских платформ, пу-
тевых устройств, переходных мос-
тиков, лестниц, служебных помеще-
ний, кабельных каналов, фундамен-
тов под эскалаторы и др.), уста-
новка водозащитных зонтов и архи-
тектурное оформление пассажирских
помещений, монтаж оборудования
эскалаторов, тягово-понизительных
подстанций, вентиляционных и водо-
отливных установок, санитарно-тех-
нических узлов, электроосвещения.
Таким образом, строительство под-
земной станции метрополитена вклю-
чает сложную систему взаимосвязан-
158
ных производственных процессов, в
результате которых создается комп-
лекс сооружений, необходимый для
нормальной эксплуатации станции.
Особенность организации работ
заключается в том, что отдельные
виды работ и производственные про-
цессы, выполняемые на различных
участках станционного комплекса,
должны быть технологически связа-
ны друг с другом. При этом одни
из них необходимо совмещать во вре-
мени, а другие — выполнять в стро-
го определенной последовательности.
На линиях метрополитена глубо-
кого заложения подземные станции
сооружают закрытым спосо-
бом (без вскрытия земной поверх-
ности), а на линиях мелкого зало-
жения— открытым способом
(как правило, в открытых кот-
лованах с последующей засыпкой
конструкции). Очевидно, что эти
способы предполагают различные
приемы производства работ, после-
довательность их выполнения, тех-
нологию и необходимое при этом
оборудование. Однако передовой
опыт строительства и современный
уровень технической оснащенности
отрасли позволяют выделить общие
принципы, которые в любом слу-
чае должны быть положены в ос-
нову решения вопроса об организа-
ции работ по сооружению стан-
ции.
Прежде всего заметим, что спо-
собы производства работ, после-
довательность их выполнения и по-
рядок сооружения подземной стан-
ции в целом принимают в пря-
мой зависимости не только от ин-
женерно-геологических условий,
конструктивного типа станции, но и
от материалов, из которых выпол-
нены элементы обделки, размеров
этих элементов, их взаимного рас-
положения в конструкции и харак-
тера связей между ними. Органи-
зация работ по сооружению стан-
ции должна соответствовать совре-
менному научно-техническому прог-
рессу строительства и предусматри-
вать:
строительство всего станционного
комплекса или отдельных его соору-
жений по поточному методу, которым
обеспечивается ритмичность, равно-
мерность и непрерывность техноло-
гического процесса;
возможность увеличения фронта
работ с целью сокращения сроков
строительства;
высокий технический уровень
строительства при наименьшей тру-
доемкости работ;
индустриальные методы работ на
основе использования комплексной
механизации и автоматизации ос-
новных и вспомогательных процес-
сов;
высокое качество работ при на-
именьших трудовых, материальных и
финансовых затратах;
полную безопасность выполнения
всех видов работ на строительстве.
Порядок и методы производства
работ назначают так, чтобы они
исключали или снижали до миниму-
ма осадки и смещения земной по-
верхности вблизи строящейся стан-
ции, не оказывали отрицательного
воздействия на окружающую среду,
архитектурные и исторические па-
мятники и не нарушали сложив-
шихся условий жизни города. Пути
реализации изложенных принципов
рассмотрим на конкретных приме-
рах из практики отечественного мет-
ростроения.
5.2.	СООРУЖЕНИЕ СТАНЦИЙ ЗАКРЫТЫМ
СПОСОБОМ
5.2.1.	Особенности организации
работ
На линиях метрополитена в цент-
ральных густозаселенных районах
больших городов наиболее распрост-
ранены станции глубокого заложе-
ния, которые сооружают закрытым
способом, т. е. без вскрытия зем-
ной поверхности. Следовательно, соо-
ружают их без ограничения улич-
ного движения и без нарушения
нормальных условий жизни города,
что является основным преимущест-
вом этого способа работ.
В нашей стране закрытым спосо-
бом сооружают станции трех типов:
пилонные, колонные и односводча-
тые.
Сложность работ при строительст-
ве станции закрытым способом зак-
лючается в том, что приходится
разрабатывать смежные или оди-
ночные выработки большого сечения
общим пролетом 25—30 м и пло-
щадью поперечного сечения 200—
250 м2. Извлечение таких объемов
грунта под землей неизбежно вызы-
вает смещение массива над стан-
цией, а это приводит к осадкам
поверхности и повреждению зданий
и других сооружений.
Станции глубокого заложения
всегда строят в устойчивых корен-
ных грунтах, оставляя над сводом
кровлю этих грунтов толщиной 5—
10 м, что позволяет вести проход-
ку без применения сложных и до-
рогостоящих специальных способов.
Над этой кровлей в большинстве
случае залегают мощные слои сла-
бых водонасыщенных грунтов. Поэ-
тому при раскрытии выработок боль-
шого сечения в таких условиях
требуется особая осторожность.
Для сооружения станций обычно
проходят отдельный рабочий ствол
(рис. 5.1). Подходные выработки
от ствола к станции располагают
с учетом способа сооружения стан-
ционных тоннелей, графика произ-
водства работ и использования пе-
регонных тоннелей для транспорт-
ных целей. В некоторых » случаях
целесообразно использовать вместо
рабочего ствола эскалаторный тон-
нель, сооруженный заблаговременно.
Выбор рациональной схемы органи-
зации работ должен всегда сопро-
вождаться соответствующими техни-
ко-экономическими расчетами.
Продолжительность строительства
станции закрытым способом, как
правило, определяется продолжи-
159
Рис. 5.1. Схема расположения основных и
вспомогательных выработок при сооружении
станции:
/—перегонные тоннели; 2—тягово-понизительная
подстанция; 3—служебные помещения; 4—плат-
форменный участок станции; 5—камеры для мон-
тажа укладчиков обделки станционных тоннелей;
6—щитовые монтажные камеры перегонных тон-
нелей; 7 и 8— подходные выработки; 9—склад
взрывчатых материалов; 10—электрокамера; 11 —
ствол; /2—околоствольные выработки; 13—насос-
ная камера
тельностью выполнения горнопро-
ходческих работ в основных соору-
жениях станционного комплекса.
Поэтому работы по сооружению
станции планируют в первую очередь
по графику проходческих работ. Гра-
фик строят на основе схемы строи-
тельства станционного комплекса и
принятых или расчетных скоростей
проходки горных выработок. Затем
с ним увязывают все строительные
и монтажные работы.
5.2.2.	Сооружение односводчатых
станций
Односводчатые станции достаточ-
но широко распространены на метро-
политенах мира в основном при за-
ложении в полускальных и скальных
грунтах. Из-за большого пролета
станционного тоннеля его сооружают
горным способом с раскрытием вы-
работки по частям. В зависимос-
ти от инженерно-геологических ус-
ловий и конструктивных особеннос-
тей обделки используют схему ус-
тупного способа или способа опор-
ного ядра. Для временного крепле-
ния применяют металлические арки,
анкеры или набрызгбетон.
В прочных малотрещиноватых
скальных грунтах постоянную об-
делку станции выполняют в виде
комбинированной крепи из набрызг-
бетона, железобетонных или поли-
160
мерных анкеров и стальных арок.
С целью гидроизоляции и для улуч-
шения эстетического восприятия
станционного тоннеля зал станции
перекрывают самонесущим сводом-
зонтом из сборных полимерных эле-
ментов, конструктивно не связанных
с комбинированной обделкой станци-
онного тоннеля.
Односводчатую станцию с обдел-
кой из монолитного бетона или же-
лезобетона целесообразно сооружать
способом опорного ядра (рис. 5.2).
В устойчивых скальных грунтах
калотту можно проходить вдоль тон-
неля на все сечение и вслед за
передвижением забоя бетонировать
свод обделки. В малопрочных тре-
щиноватых скальных грунтах свод
следует сооружать по кольцевой схе-
ме. Для этого калотту разрабаты-
вают поперек тоннеля от стены к
стене прорезями шириной до 6 м
и бетонируют в этих прорезях свод
отдельными полосами.
В последние годы за рубежом
при строительстве станций метропо-
литенов в полускальных и слабых
скальных грунтах получил распрост-
ранение новоавстрийский способ соо-
ружения тоннелей большого сечения:
станционная выработка эллиптичес-
кого очертания раскрывается на все
сечение уступным забоем с ком-
бинированной крепью из набрызг-
бетона, анкеров и арок. Эту крепь
сразу после раскрытия выработки
на полное сечение усиливают обдел-
кой из монолитного бетона.
В слабоустойчивых грунтах строи-
тельство односводчатых станций бы-
ло, ограничено вплоть до 60-х годов,
так как сооружали их трудоемкими
классическими способами опорного
ядра или опертого свода с приме-
нением деревянной крепи.
Более широкие возможности при-
менения односводчатых станций от-
крылись, когда советскими учеными и
инженерами в 1961 —1962 гг. была
разработана сборная конструкция
свода обделки станции, обжатого
в грунт и опирающегося на пред-
варительно сооруженные опоры из
монолитного бетона. Технология соо-
ружения такой станции основывает-
ся на классическом горном спо-
собе опорного ядра и слагается
из следующих основных процессов
(рис. 5.3): 1—проходка опорных
тоннелей; II—возведение опор сво-
да; III— проходка калоттной прорези
с возведением сборного свода; IV—
разработка ядра; V— сооружение
обратного свода.
На первом этапе сооруже-
ния станции — проходке опорных
тоннелей — возможны различные ва-
рианты производства работ. Так, при
круговом очертании опорных тонне-
лей со сборной обделкой проход-
ку их можно вести с помощью
тюбинго- или блокоукладчика. Пер-
вые кольца опорных тоннелей рас-
крывают из штольни, пройден-
ной от ствола. Если же про-
ходку примыкающих к станции пе-
регонных тоннелей вели также с по-
мощью укладчика обделки, то в мес-
те примыкания перегонных тоннелей
к станции устраивают специальные
камеры. В этих камерах укладчик
сдвигают с оси перегонного тоннеля
на ось опорного. Заметим, что такой
способ ограничивает скорость про-
ходки опорных тоннелей, так как
связан с большими трудозатрата-
ми из-за ручной .разработки грунта.
Поэтому в определенных условиях
строительства может оказаться целе-
сообразным сооружать опорные тон-
нели механизированным щитом, иду-
щим по трассе перегонного тон-
неля. Однако при сквозной проходке
механизированными щитами через
односводчатую станцию возникают
существенные затруднения из-за то-
го, что оси опорных и перегон-
ных тоннелей не совпадают ни в
плане, ни в профиле. Поэтому на
подходах к станции щит необходимо
выводить на ось станционного тон-
неля по плавным вертикальным и го-
ризонтальным кривым, а за предела-
ми станции возвращать на ось пе-
регонных тоннелей. Обделку на этих
участках перехода длиной по 30—
40 м затем необходимо перебрать,
что является весьма трудоемкой и
дорогостоящей операцией.
6 Зак. 1489
Рис. 5.2. Последовательность раскрытия вы-
работки (1, 3, 5) и возведение обделки
(2, 4, 6) при сооружении односводчатой
станции в скальных грунтах:
1—проходка боковой штольни; 2—бетонирование
стен; 3—раскрытие калотты; 4—бетонирование
свода; 5—разработка ядра; 6—бетонирование
плиты основания
Рис. 5.3. Последовательность сооружения од-
носводчатой станции в слабых грунтах
161
Из опыта сооружения односвод-
чатых станций в Ленинграде можно
заключить, что сквозная щитовая
проходка опорных тоннелей целесо-
образна в случаях, если длина стан-
ционного комплекса, включающего
последовательное размещение соору-
жений под одним сводом, состав-
ляет не менее 250 м.
Иной вариант производства работ
при проходке опорных тоннелей
возможен в случае, когда очерта-
ние и размеры опорных тоннелей
станции не совпадают с перегон-
ными. В этом случае следует рас-
смотреть вариант проходки опорных
тоннелей горным способом с ме-
ханизированной разработкой грунта
комбайнами со стреловым исполни-
тельным органом (типа 4ПП-2 или
ГПКС). Такими комбайнами можно
пройти выработки различной фор-
мы — от прямоугольной и трапе-
цеидальной до арочной и круглой —
с размерами сечений от 6—8 до
25—36 м2 при работе с одного
положения комбайна. Стоимость про-
ходки комбайном дешевле, чем ме-
ханизированным щитовым комплек-
сом. Комбайн в течение нескольких
смен может быть смонтирован в
подходной выработке вблизи опор-
ного тоннеля, при этом не тре-
буется устройство каких-либо спе-
циальных камер. Бесщитовая меха-
низированная разработка породы хо-
рошо сочетается с устройством вре-
менной крепи из набрызгбетона. Об-
ладая технологическими и технико-
экономическими преимуществами,
такая крепь толщиной до 10—15 см
обеспечивает надежную устойчи-
вость выработки до возведения в
ней бетонных опор.
После проходки опорных тонне-
лей приступают к второму эта-
п у работ — возведению опор сводов.
Опоры сводов бетонируют с помощью
комплекса передвижной металличес-
кой опалубки «на себя». Бетон за
опалубку подают бетононасосом или
пневмобетоноукладчиком по бетоно-
водам. Перед бетонированием каж-
дой заходки должны быть установ-
лены арматурные сетки и заклад-
162
ные элементы в стене будущей опо-
ры. Вслед за бетонированием опо-
ры к закладным элементам прикреп-
ляют консоли-кронштейны из дву-
тавров, на которых монтируется путь
для механизированного агрегата или
блокоукладчика и кран-балки. Ус-
тойчивый темп бетонирования опор,
расположенных в тоннеле кругового
очертания диаметром 5,5 м, состав-
ляет 50—60 м в месяц.
Наиболее ответственным является
третий этап работ — проходка
калоттной прорези с возведением
верхнего свода станции. Работы
ведут в следующем порядке. В
плоскости торцовой стены станции
по контуру будущего свода однов-
ременно с двух сторон из опор-
ных тоннелей проходят криволиней-
ною штольню. Размеры штольни оп-
ределяются размерами оборудова-
ния, применяемого для разработки
грунта в калоттной прорези и возве-
дения верхнего свода: при немеха-
низированной разработке грунта в
штольне монтируют дуговой блокоук-
ладчик, а при механизированной —
проходческий агрегат. Под защитой
крепления штольни возводят пер-
вые арки свода, затем ведут про-
ходку калоттной прорези наступаю-
щим забоем. После проходки ка-
лоттной прорези и сооружения
свода на участке длиной не менее
25 м сооружают торцовую стену
станции в пределах криволинейной
штольни.
При разработке грунта вручную
(отбойными молотками) забой раз-
рабатывают от центра к опорным
тоннелям на заходку, кратную ши-
рине блока обделки, и закрепляют
инвентарной временной крепью. Ар-
ки свода монтируют с помощью
дугового блокоукладчика. Средний
темп проходки составляет 1 м (две
арки свода) в сутки. При меха-
низированной разработке грунта ис-
пользуют специальные агрегаты, ос-
нащенные механизмами как для ре-
зания грунта, так и для уклад-
ки блоков.
На Ленинградском метрострое эти
работы осуществляют с помощью
механизированного агрегата АМК-1
(рис. 5.4). Агрегат представляет со-
бой криволинейную металлическую
ферму-блокоукладчик 2, оснащенную
каретками 3 с породоразрабатываю-
щими рабочими органами — фреза-
ми /. Ферма передвигается по под-
крановым путям, расположенным в
опорных тоннелях станции. В нера-
бочем положении фрезы размещают-
ся в габаритах опорных тоннелей.
На передвижной платформе 6 распо-
ложены пульт управления 4 и наг-
нетатель раствора 5 в плоские гид-
равлические домкраты.
До'начала разработки грунта ка-
лоттной прорези со специальных те-
лежек 7 разбирают блоки верхней
части обделки опорных тоннелей. Ка-
лоттную прорезь разрабатывают .на
высоту /ii=3,3 м заходками / = 0,5 м
(на одну арку свода) одновремен-
но обеими фрезами с двух сто-
рон в направлении от опорных
тоннелей к шелыге свода. После раз-
работки калоттной прорези на одну
заходку каретки устанавливают в
исходное положение в опорных тон-
нелях и разрабатывают грунт на вто-
рую заходку, освобождая, таким
образом, пространство для монтажа
двух колец свода.
Проходка калоттной прорези в
плотных сухих глинах механизиро-
ванным агрегатом АМК-1 возможна
без временного крепления выработ-
ки. В случае длительного перерыва
в работе или в иных производст-
венных условиях необходимо тща-
тельное крепление лба забоя и
кровли забоя набрызгбетоном, инвен-
тарными металлическими стойками с
деревянной затяжкой или пневмо-
крепью. При использовании механи-
зированного агрегата скорости про-
ходки возрастают до *2 м в сутки.
Разработанный грунт из забоя по
поперечному транспортеру и лоткам
сбрасывают в приемные бункеры в
опорных тоннелях и грузят в ваго-
нетки 8.
Работы по монтажу каждой ар-
ки верхнего свода начинают пос-
ле передвижки блокоукладчика в
разработанное пространство и его
6*
вид А
Рис. 5.4. Схема проходки калоттной прорези
и возведения свода механизированным агре-
гатом АМК-1
раскрепления. Блоки подают на бло-
ковозах по одному из опорных тон-
нелей, поднимают и перемещают по
рольгангу нижнего пояса укладчи-
ка до оси свода, откуда подъем-
ной площадкой подают на верхний
монтажный пояс. С помощью спе-
циальной каретки блоки поочередно
укладывают по металлической опор-
ной конструкции вправо и влево,
от „пят свода к замку. Очередность
их укладки показана на рисунке
цифрами в кружках. Последним
устанавливают замковый блок с дву-
мя плоскими гидравлическими дом-
кратами.
Гидравлический домкрат 3 (рис. 5.5,
а) представляет собой плоскую ци-
линдрическую емкость из листовой
стали с диаметром основания D=
=4004-450 мм. Два таких домкрата,
вмонтированные в замковый блок /,
при его изготовлении делят этот
блок на три элемента, соединенные
перемычками.
Обжатие смонтированной арки
свода в грунт производят, нагнетая
цементный раствор в плоские гидрав-
лические домкраты, через патрубок
5 (рис. 5.5, б). В результате этого
цилиндр увеличивается в объеме и,
разрывая перемычки, раздвигает эле-
менты замкового блока, а с ни-
163
1 2
420
Рис. 5.5. Схема разжатия арки плоскими гидравлическими домкратами, вмонтированными в
замковый блок:
а—блок до разжатия; б—блок после разжатия одного домкрата; /—замковый блок с домкратами; 2—
блок свода, смежный с замковым; 3—плоский домкрат до разжатия; 4—домкрат после нагнетания в
него цементного раствора; 5—патрубок для нагнетания раствора; 6—трубка для выпуска из домкра-
тов воздуха; 7—винипластовая прокладка между блоками
Рис. 5.6. Схема разработки ядра и возведения обратного свода при сооружении односводча-
той станции:
/—участок проходки опорных тоннелей и бетонирования опор сводов; //—участок проходки калоттной
прорези высотой h\ с возведением сборного свода; ///—участок разработки ядра и лотка; IV—
участок доработки грунта в лотке вручную; V — участок возведения обратного свода; VI — участок
укладки монолитного бетона и монтажа платформы; / — опорные тоннели; 2 — агрегат АМК-1; 3 —
экскаватор; 4 — кран-балка; 5 — транспортер
ми и блоки свода 2 на вели-
чину а. Когда этот зазор дости-
гает 80—85 мм, патрубок 5 пе-
рекрывают, и раствор в емкости
затвердевает. В результате этого
между элементами замкового блока
образуется.сталебетонный вкладыш-
распорка. Наличие в распорном бло-
ке двух домкратов позволяет про-
изводить обжатие арки в два эта-
па. Включением первого домкрата
осуществляется предварительное об-
жатие при давлении 10—12 МПа
(100—120 кгс/см2) для замыкания
арки и ликвидации начальных за-
зоров в стыках. Вслед за этим
при наличии пустот и отслоений за
блоки нагнетают цементно-песчаный
раствор. После твердения раствора
первичного нагнетания (не ранее чем
через 2 ч) разжимают вторую от
забоя арку свода вторым домкратом
замкового блока при давлении
22 МПа (220 кгс/см2). При этом
происходит окончательное обжатие
арки в грунт с усилием до 34 О3 кН
(300 тс) при ширине арок 0,5 м.
Распор свода в грунт непосредст-
венно после монтажа препятствует
смещению контура выработки. Вели-
чину усилия разжатия можно регу-
лировать в зависимости от конкрет-
ных условий строительства, доби-
ваясь стабилизации горного давле-
ния и уменьшения осадок поверх-
ности.
Контрольное нагнетание за об-
делку и чеканку швов производят
с отставанием от забоя на 10—
15 м.
После проходки калоттной про-
рези и сооружения свода на участ-
ке не менее 25 м сооружают тор-
цовую стенку станции в пределах
криволинейной штольни.
Четвертый и пятый этапы
работ — разработку ядра и сооруже-
ние обратного свода станции — вы-
полняют по последовательной или па-
раллельной схеме. При последова-
тельной схеме разработку грунта в
нижней части сечения и возведение
обратного свода выполняют после
того, как будет возведен свод на
всей длине станции. При па-
раллельной схеме (рис. 5.6) грунт
нижней части сечения разрабаты-
вают одновременно с сооружением
верхнего свода на расстоянии 30—
40 м от забоя калотты, разби-
вают блоки -обделки опорных тон-
нелей и ведут монтаж обратного
свода. Уступ разрабатывают в два
яруса высотой й2=7 м и йз~3 м
на участке 15—20 м электричес-
ким экскаватором 5, оборудован-
ным обратной лопатой с ковшом
активного действия (с пневматичес-
кими зубьями). Слой в 20—30 см
по подошве обратного свода дора-
батывают отбойными молотками.
Грунт грузят в бункер транспортера
5 и далее в вагонетки состава,
расположенного в опорном тонне-
ле 1,
С незначительным отставанием,
обеспечивающим устойчивое положе-
ние опор, кран-балкой 4 монтируют
очередную арку обратного свода.
Блоки устанавливают в направле-
нии от опорных узлов к центру
поочередно с правой и левой сто-
роны и распирают из середины к
опорам гидравлическим домкратом
типа ДГ-100. После разжатия ар-
ки устанавливают вкладыши, выни-
мают домкрат и омоноличивают стык
бетоном М400. Обратный свод мо-
жет быть сооружен из монолитно-
го железобетона или бетона.
Сооружение первых односводча-
тых станций на Ленинградском мет-
рополитене в плотных глинах пбка-
* зало, что эта конструкция позво-
ляет максимально механизировать
основные проходческие и монтажные
операции, а также организовать
строительство по поточному методу
ведения работ. Вместо 36—40 мес,
затрачиваемых ранее на сооружение
пилонных и колонных станций с чу-
гунной обделкой, первая односвод-
чатая станция была построена за
25 мес, а вторая — за 17.
Конструктивное решение обделки
станции в виде единого свода поз-
воляет объединить под этим сводом
последовательно все пристанционные
сооружения: натяжную камеру эс-
калаторов, совмещенную тягово-по-
165
низительную подстанцию, служебные
помещения, а при необходимости и
тупики, камеры съездов, перспек-
тивную пересадочную камеру. Та-
кое решение значительно снижает
трудозатраты и упрощает работы,
так как отпадает необходимость
в устройстве специал ьных помещений
для размещения комплекса станци-
онных сооружений.
Специфика рассмотренной техно-
логии сооружения односводчатой
станции требует соблюдения опреде-
ленных правил, обеспечивающих бе-
зопасность выполнения работ. При
разработке забоя калоттной прорези
и монтаже арок верхнего свода
зона погрузки грунта в вагонетки и
разгрузки блоков (в опорных тон-
нелях) контролируется откатчиком-
сигналистом, рабочее место которого
должно быть оборудовано надеж-
ной двусторонней сигнализацией с
забоем, и машинистом электровоза.
При движении блока по дуговому
блокоукладчику машинист должен
предупредить об этом рабочих и не
допускать их в зону движения бло-
ка. Не должно быть людей и в
зоне работ электрического экскава-
тора, разрабатывающего грунт яд-
ра тоннеля.
5.2.3.	Сооружение пи лонных
станций
Конструкция пилонной станции до-
пускает независимую проходку па-
раллельных тоннелей кругового се-
чения с последующим соединением их
параллельными проходами. Круговое
очертание тоннелей, образующих
станционное сооружение, обеспечи-
вает однотипность работ и безопас-
ность их проведения. Поэтому, нес-
мотря на большой объем ручного
труда и низкий уровень механи-
зации работ при устройстве прохо-
дов между тоннелями, станции тако-
го типа, распространенные в на-
чальный период советского метро-
строения, продолжают сооружать на
метрополитенах страны и до настоя-
щего времени. Естественно, за этот
166
период произошли значительные из-
менения как в конструктивных реше-
ниях станций, так и в методах
их возведения.	/
В начальный период строительства
мерополитена применяли горные спо-
собы работ с использованием тра-
диционных методов, разработанных
для сооружения железнодорожных
тоннелей и проходки различного ро-
да выработок в горной промышлен-
ности. Отечественная техника под-
земного строительства еще не рас-
полагала необходимыми механизма-
ми и оборудованием. Поэтому стан-
ционные тоннели сооружали с разра-
боткой выработок по частям, обдел-
ка возводилась из монолитного бе-
тона с внутренней оклеенной гидро-
изоляцией.
К началу строительства второй
очереди Московского метрополитена
в сжатые сроки было освоено из-
готовление чугунных тюбингов и на-
чался выпуск проходческих щитов
большого диаметра. Все тоннели пи-
лонных станций этой очереди соору-
жали щитовым способом со сбор-
ной чугунной обделкой. В связи со
значительным расходом дефицитного
металла строительство станций та-
кого типа в дальнейшем было рез-
ко сокращено. Проектировщиками и
строителями метрополитенов, были
разработаны и внедрены в практи-
ку строительства новые типы пи-
лонных станций из сборного железо-
бетона.
Способы сооружения пилонных
станций отличаются большим разно-
образием соответственно вариантам
конструктивного исполнения этих
станций. Отличаются они главным
образом очередностью, с которой
возводят пилоны с проходами и стан-
ционные тоннели.
В соответствии с этим характер-
ным признаком можно выделить че-
тыре основные технологические схе-
мы возведения станций пилонного
типа.
1.	Сооружение пилонов и прохо-
дов непосредственно после проходки
станционных тоннелей. По такой схе-
ме сооружают пилонные станции с
обделкой из чугунных тюбингов. В
процессе проходки станционных тон-
нелей в пределах проемной части
станции в обделку включают рамные
кольца из усиленных и клинчатых
тюбингов. Это позволяет разомкнуть
кольца при устройстве проходов без
дополнительного усиления проемных
участков.
2.	Сооружение пилонов и прохо-
дов после того, как в предвари-
тельно пройденных станционных тон-
нелях будут выполнены работы по
усилению проемных участков. По
этой схеме сооружают в большинст-
ве случаев пилонные станции с об*-
делкой из железобетонных элемен-
тов. В процессе проходки станцион-
ных тоннелей в кольца обделки
проемной части станции включают
опорные железобетонные блоки,
оформляющие пилон. До раскрытия
проемов в пределах этой части стан-
ции возводят специальные сборные
или монолитные конструкции, кото-
рые позволяют разомкнуть кольца
в пределах проема.
3.	Сооружение пилонов и про-
ходов в штольнях до проходки
станционных тоннелей. Обделку про-
ходов и пилоны возводят в этих
штольнях из монолитного бетона как
единую конструкцию в виде аркады,
расположенной вдоль станции в пре-
делах ее проемной части. Затем
сооружают станционные тоннели,
при этом их разомкнутую в преде-
лах проемной части станции обделку
опирают на готовые бетонные конст-
рукции. Существенным недостатком
такой схемы является высокая
трудоемкость работ и низкий уро-
вень их механизации при соору- *
жении опорных конструкций горным
способом. Поэтому она не получила
практического распространения, но
может быть рекомендована при со-
оружении многопролетных объеди-
ненных пересадочных станций.
4.	Сооружение станционных тон-
нелей одновременно с сооружением
пилонов и проходов. В этом случае
при проходке боковых станционных
тоннелей сечение забоя разрабаты-
вают с учетом размещения и монта-
жа сборных пилонов одновременно с
сооружением тоннельной обделки.
Способ применим в устойчивых полу-
скальных и скальных грунтах. В свя-
зи с повсеместным . прекращением
строительства пилонных станций в
таких грунтах этот способ утратил
практическое значение.
В практике отечественного тон-
нелестроения наибольшее распрост-
ранение получили станции пилон-
ного типа с чугунной и железобетон-
ной обделкой, сооружаемые соответ-
ственно по схемам 1 и 2.
Сооружение станций с обделкой
из чугунных тюбингов. Процесс
сооружения станции включает про-
ходку трех станционных тоннелей с
монтажом обделок разного типа в
глухих частях и в проемной части
станции и устройство проходов. Для
того чтобы в меньшей степени на-
рушить естественное равновесие гор-
ного массива, станционные тоннели
сооружают в три последовательных
этапа: проходка одного бокового
тоннеля, затем с отставанием на
30—50 м — второго и, наконец,—
среднего. Иногда с учетом местных
условий последовательность проход-
ки изменяют: боковые тоннели про-
ходят после сооружения среднего.
В сложных инженерно-геологичес-
ких и гидрогеологических условиях
проходка станционных тоннелей мо-
жет быть выполнена щитовым спо-
собом. В благоприятных условиях
проходку ведут сплошным забоем,
монтируя обделку тоннельным ук-
ладчиком (см. п. 1.10). Разработан-
ный грунт грузят прУи помощи
породопогрузочных машин типов
1-ППН-5, ППН-2 и т. п. в больше-
грузочные вагонетки (1,5 м3) и
транспортируют электровозами по
готовому тоннелю к шахтному ство-
лу. В конце станции устраивают
наклонный помост или переподъем-
ники для перемещения вагонеток
на отметку пути откаточных вы-
работок. По этому же пути от ство-
ла в забой транспортируют тюбин-
ги, крепежный материал и сухую
смесь для первичного нагнетания.
Работы по гидроизоляции (установ-
167
ку асбобитумных шайб, чеканку швов
и контрольное нагнетание) ведут-с
отставанием от забоя на 30 м со
специальных подвижных вспомога-
тельных подмостей.
В случае заложения станции в
необводненных слабоустойчивых
грунтах, когда раскрытие забоя на
все сечение может привести к его
обрушению, станционные тоннели со-
оружают по способу пилот-
тон н ел я .
Сущность способа состоит в том,
что выработку раскрывают до раз-
меров основного тоннеля в два прие-
ма: вначале проходят тоннель мень-
шего сечения с обделкой из чугун-
ных или железобетонных тюбингов
диаметром Do (пилот-тоннель), а за-
тем раскрывают выработку до про-
ектного контура диаметром D. Это
позволяет разделить значительную
по размерам площадь забоя на две
выработки меньшего сечения и ис-
пользовать обделку пилот-тоннеля
как надежную опору для крепи ос-
новного тоннеля. Если в кровле
выработки залегают неустойчивые
водонасыщенные грунты,, из пилот-
тоннеля можно предварительно осу-
шить или искусственно закрепить эти
грунты, а затем начинать расшире-
ние профиля.
При сооружении тоннелей боль-
шого сечения способом пилот-тонне-
ля возможны две схемы организации
работ: параллельная и последова-
тельная. Эти схемы определяют
взаимосвязь и последовательность
выполнения работ в пилот-тоннеле и
в основном тоннеле.
При параллельной схеме работы
ведут одновременно с отставанием
от забоя основного тоннеля на 12—
15 м. Такая организация работ
целесообразна при сооружении про-
тяженных тоннелей, так как со-
кращаются общие сроки строитель-
ства. Однако в этом случае создают-
ся определенные трудности, связан-
ные с одновременной погрузкой
грунта в зоне расширения выработки
Рис. 5.7. Схема сооружения станционного тоннеля по способу пилот-тоннеля (а) и варианты
крепления забоя (6):
1—укладчик обделки пилот-тоннеля; 2—укладчик обделки станционного тоннеля; 3— марчеваны; 4—
нагнетатель раствора; 5—вентиляционная труба; 6—тележка' для контрольного нагнетания; 7—
тележка для чеканочных работ; 8—передвижная платформа; 9—породопогрузочная машина; 10—
затяжка лба забоя из досок; //—стойки из круглого леса; 12—стальные балки или трубы; 13—рошпаны;
14—стальные пластины
168
и транспортировкой грунта и мате-
риалов в пилот-тоннеле.
Этот недостаток устраняется, если
организовать работы по последова-
тельной схеме. В этом случае к рабо-
там по расширению выработки при-
ступают после завершения проход-
ки пилот-тоннеля. Именно последова-
тельную схему организации работ
обычно используют, при сооружении
станционных тоннелей метрополите-
на из-за сравнительно небольшой
их протяженности. Вначале при по-
мощи тоннельного укладчика или
перегонного щита проходят тоннель
диаметром 5,5 м, в котором воз-
водят временную обделку. Ось пилот-
тоннеля располагают так, чтобы
обеспечить наилучшие условия раз-
работки и крепления обоих забоев
в данных геологических условиях.
При сооружении боковых тоннелей
станции вертикальную ось пилот-тон-
неля обычно совмещают с осью стан-
ционного пути, а при сооружении
среднего тоннеля — с его осью,
смещая центр выработок по высо-
те на величину h.
Работы по расширению сечения до
проектного контура станционного
тоннеля ведут в соответствии с тех-
нологической схемой,приведенной на
рис. 5.7. Грунт разрабатывают сверху
вниз отбойными молотками или
буровзрывным способом (мелкошпу-
ровыми зарядами). Глубину заходки
I принимают с таким расчетом, что-
бы можно было разобрать кольцо
обделки пилот-тоннеля и смонтиро-
вать одно-два кольца обделки стан-
ционного тоннеля. Кровлю выработ-
ки крепят марчеванами 5, один
конец которых заводят за кольцо
обделки станционного тоннеля, а
другой — в штрабу по периметру
выработки. Концы марчеван в забое
подхватывают кружальной аркой,
опертой на вертикальные или на-
клонные стойки.
Лоб забоя удерживают досками
10, распирая их на горизонтальные
балки или трубы 12, расположенные
по высоте с шагом h\, йг, йз и т. д.,
либо на радиальные стойки 11,
опертые на кольцо обделки пилот-
тоннеля. Балки и стойки в. местах
их опирания на обделку пилот-
тоннеля прижимают к забою го-
ризонтальными распорками-рошпа-
нами 13, упирав в стальные плас-
тины 14. Эти пластины устанавли-
вают по периметру кольца, прикреп-
ляя болтами к ребрам тюбингов.
Освободившееся от грунта кольцо
обделки пилот-тоннеля разбирают
укладчиком 1 и монтируют очеред-
ное кольцо постоянной обделки стан-
ционным укладчиком 2.
Расстановка рабочей силы, обо-
рудования и механизмов в станци-
онном тоннеле, а также последо-
вательность работ по первичному
нагнетанию раствора за обделку
и гидроизоляционных работ соот-
ветствует обычным приемам проходки.
К особенностям работ по монтажу
чугунной обделки станционных тон-
нелей относится монтаж тюбингов в
проемной части станции (рис. 5.8).
В местах проходов для оформления
проемов укладчиком тоннельной об-
делки 1 устанавливают кольца с
рамными тюбингами 2, а в верхней
(при значительном горном и гидро-
статическом давлении) и в нижней
части проема — клинчатые тюбинги
4, образующие перемычки проемов.
Проемы в процессе монтажа колец
обделки заполняют временными нор-
мальными тюбингами 3, а зазоры
между тюбингами и клинчатыми пе-
ремычками — временными вклады-
шами 5. Все элементы рамных
колец, окаймляющих проемы пилон-
ных станций, укладывают в строгом
соответствии с их конструктивной
маркировкой и с точным совпаде-
нием осей проемов среднего и бо-
ковых тоннелей. Описанными спосо-
бами сооружают все три тоннеля
пилонной станции.
Особо ответственным
этапом в процессе сооружения
станции пилонного типа являются
работы по устройству проходов.
Их начинают, как правило, после
окончания проходки всех трех стан-
ционных тоннелей. Удаление тюбин-
гов временного заполнения из замк-
нутых колец обделки, разработка
169
грунта между кольцами смежных
тоннелей, устройство конструкции,
продольная ось которой располагает-
ся перпендикулярно оси главных
тоннелей, приводят к существенному
изменению характера нагрузок, пере-
распределению усилий в простран-
ственной конструкции и, как след-
ствие, значительным деформациям
отдельных ее элементов и узлов.
Поэтому при сооружении проемов
следует руководствоваться установ-
ленными практикой правилами,
определяющими последовательность
раскрытия проемов и сооружения
обделки проходов. Очередность этих
работ назначают с таким расчетом,
чтобы они выполнялись одновремен-
но не более чем в двух проходах,
расположенных на противоположных
сторонах и смещенных на один-
два проема. Грунт в пределах
пилона (между смежными проемами
и обделками среднего и бокового
тоннелей) удаляют, заполняя осво-
бодившееся пространство бетоном.
Работы ведут с передвижных
металлических подмостей 3 (рис.
5.9), которые устанавливают перед
проемом в среднем тоннеле. Проем
шириной b начинают раскрывать,
удаляя лебедками вкладыши и сред-
ний верхний тюбинг временного
заполнения. Через образовавшуюся
в кольцах щель по оси прохода
разрабатывают до тюбингов боко-
вого тоннеля ходок высотой й,
закрепляя его штольневой крепью /.
Лонгарины 2 устанавливают выше
места расположения листов метал-
лической гидроизоляции на толщину
обделки прохода и опирают концами
на тюбинги. Затем раскрывают ка-
лотту на всю длину проема, уста-
навливая очередные пары лонгарин
и затягивая кровлю марчеванами.
По мере раскрытия калотты снимают
оставшиеся тюбинги временного за-
полнения в верхней части проема
сначала в среднем, а затем и в
Рис. 5.8. Проходка бокового тоннеля пиленной станции с чугунной тюбинговой обделкой без
нижних клинчатых перемычек
170
Рис. 5.9. Схема сооружения проема пилонной
станции с обделкой из чугунных тюбингов
боковом тоннеле. На этом закан-
чивается первый этап работ, и про-
ходческая бригада переходит к сле-
дующему проему.
В подготовленной калотте уста-
навливают и сваривают листы ме-
таллической опалубки, которые сна-
ружи имеют анкерную арматуру (для
прочного соединения с бетоном),
и бетонируют верхнюю часть обдел-
ки проема. Эти же листы являются
гидроизоляцией проемов. После вы-
держки бетона до набора проектной
прочности из проема удаляют осталь-
ные тюбинги временного заполне-
ния и разрабатывают грунт в про-
ходе либо на полный профиль, либо
сначала среднюю, а затем нижнюю
часть, после чего бетонируют стены
и обратный свод. На завершающей
стадии работ производят контроль-
ное нагнетание цементного раствора
и чеканку швов обрамления.
При сооружении проходов в случае
заложения станции в сложных гидро-
геологических условиях в неустойчи-
вых грунтах работы несколько ус-
ложняются. По всей длине проемной
части станции должны быть выпол-
нены подготовительные работы:
контрольное подтягивание болтов,
постановка в кольцах каждого пи-
лона трех стяжек на уровне диамет-
ра, а в проеме — трех парных
стяжек по хордам.. Одновременное
раскрытие проходов ведут через два
проема на противоположных сторо-
нах тоннеля. В каждом проходе
работы выполняют в указанной выше
технологической последовательнос-
ти, но только из проема удаляют
минимальное количество тюбингов
временного заполнения. Поэтому при
разработке калотты обычно извле-
кают один верхний тюбинг в середи-
не проема, а затем средний и ниж-
ний тюбинги этого же кольца.
Таким образом, разработку грунта,
крепление выработки и бетонирова-
ние обделки проема выполняют через
узкую вертикальную щель при одном
разомкнутом кольце обделки. Этим
достигается сведение к минимуму
деформаций колец обделки станцион-
ных тоннелей. Остальные тюбинги
временного заполнения проемов из-
влекает после сооружения 75%
всех проемов станции.
Сооружение станций с обделкой
из сборного железобетона. Пилон-
ные станции с обделкой из сбор-
ного железобетона сооружают в
относительно благоприятных инже-
нерно-геологических условиях. По-
следовательность сооружения стан-
ционных тоннелей сохраняется такой
171
Рис. 5.10. Средний тоннель пилонной станции с обделкой из сборного железобетона
же, как и при обделке из чугунных
тюбингов: вначале ведут проходку
двух боковых тоннелей с опереже-
нием забоев на 20—30 м, затем
проходят средний тоннель. В даль-
нейшем в связи с видоизмененной
конструктивной схемой станции, пре-
дусматривающей усиление проемных
участков до устройства проходов,
состав строительно-монтажных ра-
бот изменяется.
Работы ведут в следующем по-
рядке. При проходке проемного
участка станции (рис. 5.10) во всех
трех тоннелях чередуют кольца, зам-
кнутые тюбингами временного за-
полнения 4 с кольцами, замкнуты-
ми мощными железобетонными бло-
ками 3 (один-два кольца), образую-
щими пилоны станции. Особенность
монтажа обделки в пределах этого
участка заключается также в том,
что в кольца боковых тоннелей
со стороны оси станции, а в кольца
среднего — с двух сторон включают
фигурные опорные тюбинги /. Эти
тюбинги имеют срезанные борта на
половине длины и образуют в обдел-
ке продольные пазы на всем протя-
жении проемного участка сверху и
снизу проемов.
Способ усиления проемной части
172
станции заключается в том, что в
продольные пазы, образованные фи-
гурными опорными тюбингами, ук-
ладывают сборные железобетонные
балки или заполняют эти пазы
монолитным железобетоном, образуя
балочную перемычку проемов 2. Та-
кая перемычка позволяет размыкать
кольца при сооружении проходов.
Рис. 5.11. Порядок работ по сооружению
пилонов и проходов пилонной станции с об-
делкой из сборного железобетона:
1, 2, 3 — этапы раскрытия выработки; I, II, III —
этапы бетонирования обделки
Балочную перемычку из сборного
железобетона сооружают с по-
мощью лебедок и укладчика тоннель-
ной обделки. Балочные перемычки
из монолитного железобетона бе-
тонируют с передвижных или ста-
ционарных подмостей. Бетонную
смесь подают непрерывно механизи-
рованным способом пневмобетоно-
укладчиками или бетононасосами и
тщательно вибрируют.
Сначала проходят и усиляют бо-
ковые тоннели станции и только
после того, как бетон омоноличи-
вания сборных балок или бетон
монолитных железобетонных балок
достигнет проектной прочности, при-
ступают к проходке среднего стан-
ционного тоннеля. При монтаже
обделки этого тоннеля в проемном
участке станции тюбинги временного
заполнения, фасонные опорные тю-
бинги и железобетонные блоки,
образующие пилоны, устанавливают
в кольцах по обе стороны от оси
тоннеля. Затем устраивают два ряда
верхних и два ряда нижних балоч-
ных перемычек из сборного или моно-
литного железобетона.
Приступать к работам по раскры-
тию проемов можно только после
того, как бетон омоноличивания
сборных балочных перемычек (или
бетон монолитных перемычек), воз-
веденных в среднем станционном
тоннеле, достигнет проектной проч-
ности. При раскрытии проемов, про-
ходке и возведении обделки проходов
необходимо соблюдать определенную
очередность и тщательность выпол-
нения работ. Узкий пилон, характер-
ный для конструкции таких станций,
бетонируют, как правило, одновре-
менно с устройством проема на
повторяющихся по длине станции и
примыкающих друг к другу участ-
ках (рис. 5.11). Длина участка L
захватывает кольца проема шириной
В и один пилон шириной Ь.
В этом случае работы выполняют
в три этапа. Сначала разрабаты-
вают грунт в верхней правой части
1 прохода и бетонируют свод и
верхнюю часть пилона 1. После того
как уложенный бетон достигнет
75% проектной прочности, разраба-
тывают грунт в нижней правой
части 2 прохода и бетонируют пи-
лон и часть обратного свода II.
К работам третьего этапа присту-
пают только после того, как ранее
уложенный бетон достигнет 100%
проектной прочности. На третьем
этапе разрабатывают сверху вниз
левую часть 3 прохода на всю
высоту и бетонируют оставшиеся
части верхнего и обратного сводов
III. Сооружение проходов из средне-
го в боковой тоннель в одном се-
чении станции не допускается.
5.2.4.	Сооружение колонных
станций
Станции колонного типа соору-
жают в достаточно широком диапа-
зоне инженерно-геологических ус-
ловий. В скальных необводненных
трещиноватых грунтах (f =34-4) их
возводят с обделкой станционных
тоннелей из монолитного бетона и
железобетона, в обводненных силь-
нотрещиноватых скальных и мало-
устойчивых грунтах (f =2 4-3) —из
чугунных тюбингов, а в плотных
сухих глинах (f=l 4-1,5) — из сбор-
ного железобетона. Разнообразие
условий строительства определило
большое число вариантов конструк-
тивного исполнения колонных стан-
ций и соответственно способов их
сооружения. Общая особенность этих
способов состоит в выполнении сле-
дующих основных этапов работ:
1)	проходка двух путевых (бо-
ковых) тоннелей станции с остав-
лением целика грунта между ними;
2)	возведение в боковых тонне-
лях вдоль станции внутренних не-
сущих конструкций, основным эле-
ментом которых являются колонны;
3)	сооружение среднего станцион-
ного тоннеля с обделкой в виде
верхнего свода, опирающегося на
внутренние несущие конструкции, и
обратного свода или лотковой плиты.
Колонная станция представляет
собой единую большепролетную про-
странственную конструкцию, которая
173
включает значительное число различ-
ных по форме и материалу эле-
ментов. Поэтому последовательность
выполнения производственных опе-
раций при ее сооружении должна
быть такой, чтобы обеспечить сов-
местную работу всех элементов кон-
струкции как в поперечном, так и
в продольном сечении станции. Важ-
ным условием является также одно-
временное включение в работу ко-
лонн, расположенных в одном по-
перечном сечении станции. Кроме
того, в процессе сооружения стан-
ции должны быть сведены до ми-
нимума смещения опорных узлов
Рис. 5.12. Последовательность раскрытия вы-
работки и возведения конструкций станций
колонного типа с обделкой из монолитного
бетона и железобетона:
7—5 — этапы разработки грунта; I— VII — этапы
возведения обделяя
сопряжения обделки среднего и бо-
ковых тоннелей. Малейшее отступле-
ние от заданной технологии может
привести к деформациям конструк-
ции и смещению грунтового массива.
Общее для всех станций глубо-
кого заложения правило последова-
тельности раскрытия выработок со-
храняется. Сначала сооружают боко-
вые тоннели с опережением забоев
в 25—50 м, а затем средний тон-
нель. Проходка боковых тоннелей не
имеет каких-либо особенностей и в
зависимости от инженерно-геологи-
ческих условий осуществляется с
разработкой грунта отбойными мо-
лотками или буровзрывным спосо-
бом.
Различны для каждого варианта
станции способы возведения внутрен-
них несущих конструкций и соору-
жения среднего зала.
Сооружение колонных станций с
обделкой из монолитного бетона и
железобетона. Колонные станции из
монолитного бетона и железобе-
тона сооружают в трещиноватых
скальных грунтах с f = 34-4. В осно-
ву технологии сооружения таких
станций положены способы опер-
того свода и нижнего уступа. Грунт
в забоях разрабатывают буровзрыв-
ным способом. В зависимости от ус-
тойчивости грунта выработку крепят
металлической арочной, анкерной,
набрызгбетонной или комбинирован-
ной крепью. В исключительных
случаях используют деревянную рам-
ную (для штолен) или веерную
(для калотты) крепи. Бетонные ра-
боты ведут с применением инвен-
тарных сборно-разборных опалубок,
пневмобетоноукладчиков или бетоно-
насосов.
Работы начинают с проходки
боковых тоннелей станции (рис.
5.12, а) и ведут в следующем
порядке. На всю длину станции про-
ходят нижние транспортные штоль-
ни /. В торцах тоннеля производят
рассечку штолен До проектного
профиля и бетонируют обделку. Дли-
ну участка рассечки принимают рав-
ной 4—8 м. Работы ведут по спо-
собу опертого свода. После соору-
174
жения обделки на торцевых участ-
ках тоннеля здесь устраивают пере-
подъем для доставки на верхний
горизонт крепежных материалов и
арматурных каркасов. Отсюда
встречными забоями отдельными
участками-кольцами по длине тонне-
ля начинают проходку калоттной
части профиля 2 и бетонирование
свода /. Назначать длину этих участ-
ков и вести работы целесообразно
таким образом, чтобы на время
выдержки бетона в опалубке на
участке, расположенном с одного
торца станции, бригада вела про-
ходку очередного участка с другого
торца станции.
Особенностью работ при проходке
калоттной части профиля бокового
тоннеля станции является несиммет-
ричное сечение выработки, а при бе-
тонировании свода — устройство
железобетонного прогона (рандбал-
ки) со стороны среднего тоннеля.
Разработанный грунт подают через
фурнели в вагонетки, расположен-
ные в транспортной штольне. Фур-
нели пробивают по мере продвиже-
ния забоя калотты.
После того как бетон свода до-
стигнет 75% проектной прочности,
можно приступать к разработке сред-
ней штроссы 3 (рис. 5.12, б).
Здесь появляется возможность ис-
пользовать более высокопроизводи-
тельные машины для обуривания
забоя и уборки грунта.
Боковые штроссы 4 и 5 разраба-
тывают в шахматном порядке таким
образом, чтобы со стороны среднего
станционного тоннеля в первую
очередь удалять грунт в местах
установки колонн (ри-с. 5.12, в).
По мере разработки грунта в боко-
вых штроссах с одной стороны
тоннеля бетонируют стены //, а с
другой — фундаменты, подколенни-
ки IV и устанавливают колонны III.
После установки колонн разрабаты-
вает оставшиеся участки боковых
штросс, устанавливают арматурные
каркасы, опалубку и бетонируют
фундаменты балки, объединяющей
опорные части колонн. Аналогичным
образом сооружают второй боковой
тоннель с отставанием от первого
на 50 м.
Средний станционный тоннель со-
оружают после того, как конструк-
ции боковых тоннелей будут воз-
ведены с обеих сторон на длину
не менее 30 м. Проходку среднего
станционного тоннеля ведут уступ-
ным способом (рис. 5.12, г). Калотт-
ную часть 6 разрабатывают с
двух торцов станции встречными
забоями так же, как рри проходке
боковых тоннелей. Грунт выдают по
желобам через проемы, которые уст-
раивают между колоннами и грузят
в составы, расположенные в боко-
вых тоннелях. Свод V бетонируют
участками по 4—5 м, опирая на
рандбалки боковых тоннелей. Бетон
транспортируют по боковым тонне-
лям и с помощью пневмобетоно-
укладчиков или бетононасосов по-
дают за опалубку. Бетоновод про-
кладывают в проемах между колон-
нами. Во время выстойки бетона
на одном конце станции на проти-
воположном ее конце ведут про-
ходку.
После достижения бетоном свода
необходимой прочности на всю дли-
ну станции разрабатывают уступ 7,
используя высокопроизводительное
буровое и породопогрузочное обору-
дование.
На заключительном этапе соору-
жения станции в боковых тоннелях
разрабатывают лотковую часть се-
чения 8 и бетонируют обратный свод
или плиту основания VI. С некото-
рым отставанием, которое опреде-
ляют в зависимости от инженерно-
геологических условий, ведут работы
по сооружению обратного свода или
плиты основания- VII в среднем
тоннеле 9.
Сооружение колонных станций со
сборной обделкой. В слабых мало-
устойчивых грунтах станции колон-
ного типа сооружают со сборной
обделкой. Особенность технологии
сооружения таких станций опреде-
ляется различным решением внутрен-
них несущих конструкций. Так, при
175
сооружении колонной станции с про-
гонами внутренние несущие конст-
рукции возводят после проходки бо-
ковых тоннелей или на некотором
удалении от забоя. При сооружении
колонной станции с клинчатыми пе-
ремычками внутренние несущие
конструкции являются составной
частью обделки и поэтому их со-
оружают одновременно с монтажом
обделки станционных тоннелей.
Технология сооружения колонных
станций с прогонами предусматри-
вает следующий состав и порядок
Рис. 5.13. Последовательность сооружения
станции колонного типа с прогонами (с обрат-
ным сводом — слева и с лотковой плитой —
справа)
176
работ. Боковые тоннели станции на-
ружным диаметром 0=8,5 или 9,5 м
сооружают на расстоянии В между
их вертикальными осями, которое
определяется заданной шириной
платформы и требованиями габарита
приближения строений. В процессе
сооружения боковых тоннелей сох-
раняется общее правило последова-
тельности раскрытия выработок с
опережением забоев в 25—30 м.
Проходка боковых тоннелей (рис.
5.13, а) не имеет каких-либо особен-
ностей и в зависимости от инже-
нерно-геологических условий осу-
ществляется на полное сечение или
способом пилот-тоннеля. Особен-
ности заключаются в монтаже обдел-
ки этих тоннелей. К ним относится
постановка в состав каждого коль-
ца одного (или как вариант двух)
опорных фигурных элементов 1 —
тюбингов или блоков. Эти элементы
размещают в плоскости будущего ря-
да колонн, образуя опорные узлы
для передачи на колонны усилий
от разомкнутых сводов боковых и
среднего тоннелей. Поэтому при их
монтаже необходима высокая сте-
пень точности (+15 мм). Иногда
вместо нижнего ряда фигурных опор-
ных элементов устраивают про-
дольные железобетонные ленточные
фундаменты (правая сторона рис.
5.13).
По мере проходки на расстояние,
обеспечивающее необходимый фронт
работ (с отставанием от забоя на
30—40 м), приступают к монтажу
прогонов и колонн (рис. 5.13, б).
Состав и последовательность рабо-
чих операций по их возведению за-
висят от конструктивного решения
опорных узлов. При наличии в ниж-
нем опорном узле фигурного тюбин-
га или блока вначале необходимо
соорудить нижний прогон 3. Затем
монтируют верхний прогон 2, при-
крепляя его к верхним опорным
элементам обделки, и устанавливают
колонну 4.
При железобетонном ленточном
фундаменте * 6 последовательность
операций может быть несколько из-
менена. Вначале монтируют верхний
прогон 2 с временной его поддерж-
кой специальными приспособления-
ми, а затем колонну 4, на которую
опускают верхний прогон. Зазор,
образующийся между прогоном и
верхним опорным элементом запол-
няют фибробетоном 5.
Проходку среднего станционного
тоннеля (рис. 5.13, в) в зависимости
от устойчивости грунтов ведут
сплошным забоем или уступным
способом и разбирают элементы
временного заполнения боковых тон-
нелей 7. Свод сооружают из чугун-
ных или железобетонных тюбингов
либо из железобетонных блоков.
Грунт через проемы, образованные
в результате разборки тюбингов
временного заполнения, транспорти-
руют по откаточному пути, уложен-
ному в боковом тоннеле.
На следующем этапе (рис. 5.13, г)
разрабатывают грунт в лотке и воз-
водят обратный свод 8 или железо-
бетонную плиту основания 9.
Особенностью колонных станций
из сборного железобетона, сооружае-
мых в плотных сухих глинах г. Ле-
нинграда, является наличие верхнего
и нижнего шарниров в местах опи-
рания разомкнутых колец обделки
на внутренние несущие конструкции.
Работы в этом случае выполняют
в следующем порядке. Горным спо-
собом с разработкой грунта отбой-
ными молотками на полное сече-
ние ведут проходку боковых тон-
нелей заходками по 0,75 м. Очеред-
ное кольцо железобетонной обделки
(рис. 5.14, а) монтируют станцион-
ным тюбингоукладчиком /, начиная
с фундаментного блока 3. В верх-
ней части каждого кольца обделки
со стороны станционного тоннеля
располагают опорный чугунный тю-
бинг 2. Средний темп проходки
бокового тоннеля составляет 1,5 м
в сутки.
По мере создания необходимого
фронта работ (30—40 м) присту-
пают к бетонированию нижнего про-
гона 5 (рис. 5.14, б). Для этого
внутри боковых тоннелей по по-
верхности фундаментных блоков че-
Рис. 5.14. Схема возведения обделки (а) и
внутренних несущих конструкций (б) в боко-
вом тоннеле станции колонного типа из сбор-
ного железобетона
рез выравнивающий слой металло-
бетона устанавливают нижний ци-
линдрический шарнир 6 с прикреп-
ленной к нему опорной частью и
анкерными устройствами, входящи-
ми в нижний железобетонный про-
гон. Устанавливают опалубку, ар-
матуру и бетонируют прогон 5.
После набора бетоном проектной
прочности на прогон краном-укоси-
ной устанавливают опорные баш-
маки. Затем с помощью специального
подъемника 9 устанавливают сталь-
ные колонны 7 коробчатого сече-
ния (масса 4,1 т) с ригелями 8
(масса 5,3 т) такой же конструкции.
Одновременно с установкой оче-
редной колонны и ригеля с монтаж-
ной площадки, закрепленной на
вспомогательной раме 10, заполняют
зазор между верхним цилиндри-
ческим цилиндром 4 и опорными
тюбингами металлобетоном и скреп-
ляют ригель с ранее установленным.
Средняя скорость монтажа колонны
с ригелем — два комплекта в сутки.
После проходки боковых тоннелей
и возведения в них внутренних
опорных конструкций приступают к
сооружению среднего тоннеля стан-
ции. До начала этих работ в боко-
вых тоннелях должны быть установ-
лены временные инвентарные креп-
ления. Эти крепления передвигают
по мере продвижения забоя сред-
него тоннеля.
Проходку среднего тоннеля стан- *
ции ведут уступным способом (рис.
5.15). С выдвижных платформ тон-
177
Рис. 5.15. Схема сооружения среднего тоннеля колонной станции с обделкой из сборного железо-
бетона:
/ — участок проходки калотты с возведением свода; // — участок демонтажа верхних тюбингов времен-
ного заполнения боковых тоннелей; /// — участок разработки уступа и возведение обратного свода; IV —
участок устройства платформы; 1—тоннельный укладчик; 2—породопогрузочная машина; 3—тран-
спортер; 4—тележка для чеканочных работ
неявного укладчика / разрабатывают
грунт на заходку / в пределах
верхней части зала (/ij^4,8 м) и
монтируют верхний свод.
В случае если средний свод со-
бирают из блоков сплошного се-
чения, не имеющих торцовых свя-
зей, для его монтажа используют
специальный дуговой блокоукладчик,
а включение свода в работу осу-
ществляется плоскими гидравличес-
кими домкратами, вмонтированными
в замковый блок.
Погрузку разработанного грунта
производят породопогрузочной ма-
шиной ковшового типа 2 на попереч-
ный транспортер 3 и через проем, об-
разованный частично разобранными
тюбингами заполнения, по лотку вы-
дают в боковой тоннель. Тюбинги,
сухую смесь и другие материалы
подвозят по боковому тоннелю и
электрической талью через проем
подают в средний тоннель, откуда
кран-балкой их транспортируют на
верхний уступ.
Нижний уступ высотой Й2~4,3 м
разрабатывают на расстоянии 20—
25 м от забоя отбойными молотками,
178
грунт погрузочной машиной грузят
на поперечный транспортер и вы-
дают в боковой тоннель через
полностью раскрытые проемы. Темп
сооружения среднего тоннеля стан-
ции при разработке грунта отбой-
ными молотками невысок и состав-
ляет 1,5 м в сутки. Поэтому для
разработки грунта нижнего уступа
целесообразно использовать экскава-
торы с.укороченной стрелой и ковшом
активного действия, ж проходческие
комбайны со стреловым режущим
органом и т. п.
После разработки грунта в лотке
монтируют обратный свод и не-
медленно вводят его в работу раз-
жатием гидроцилипдрами, установ-
ленными в замковом распорном
блоке.
Технология сооружения колонных
станций с клинчатыми перемычками
с обделкой из чугунных тюбингов
основана на поточной схеме соору-
жения станции, при применении ко-
торой работы по монтажу внутренних
несущих конструкций после проход-
ки боковых тоннелей полностью ис-
ключены.
Сооружение станции начинают
с проходки боковых тоннелей на
полное сечение или способом пилот-
тоннеля. На рис. 5.16, а показана
схема сооружения бокового тоннеля
станции, расположенной в слабых
скальных грунтах (разрушенные до-
ломиты, слабые мергели). Грунт раз-
рабатывают на полное сечение буро-
взрывным . способом заходками на
два кольца (1,5 м). Лоб забоя
крепят досками, которые распирают
на горизонтально установленныё
трубы /, расположенные в несколь-
ко ярусов. Монтаж обделки ведут
станционным тюбингоукладчиком 3.
Тюбинги проемных колец уклады-
вают снизу вверх симметрично отно-
сительно оси тоннеля. Со стороны
среднего зала станции усиленные
опорные тюбинги нижнего ряда 6,
образующие основание проема, сме-
щают вдоль оси станции на половину
ширины кольца. Эти смещенные тю-
бинги образуют и основание колонн,
равномерно передавая нагрузку на
разомкнутые кольца. На них укла-
дывают тюбинги временного запол-
нения 5, а затем фасонные тюбинги
4, образующие верхнюю клинчатую
перемычку. В местах установки ко-
лонн заходку увеличивают до трех
колец. Стальные колонны 2, состоя-
щие из двух ветвей, устанавливают
одновременно с монтажом обделки
в этом сечении. Очередность мон-
тажа элементов обделки на этом
участке показана на схеме римскими
цифрами (рис. 5.16, б). Сначала
укладывают пять тюбингов лотко-
вой части кольца, в состав которых
входят усиленный опорный тюбинг
6, уложенный, как и все тюбинги
этого ряда, с опережением на пол-
кольца. На этот тюбинг устанавли-
вают одну ветвь колонны 2 (масса
3,9—4,2 т), после чего кольцо
замыкают, укладывая тюбинги по-
очередно слева и справа. При этом
на колонну устанавливают опорный
фасонный тюбинг 4 верхней клин-
чатой перемычки. Вторую ветвь
колонны устанавливают при монтаже
следующего кольца и скрепляют бол-
тами с ранее установленной. Уси-
Рис. 5.16. Схема сооружения бокового тоннеля
колонной станции с клинчатыми перемычками
(а) и последовательность монтажа кольца с
колонной (б)
ленные тюбинги, образующие основа-
ние колонны, входят в состав трех
смежных колец. Для снижения рас-
хода чугуна в лоток могут быть
уложены плоские железобетонные
блоки с чугунными гидроизолирую-
щими плитами, заанкеренными в
бетон блока.
Общий вид обделки бокового
тоннеля колонной станции с клин-
чатыми перемычками до демонтажа
тюбингов временного заполнения
показан на рис. 5.17.
Средний зал станции сооружают
после проходки боковых тоннелей
(рис. 5.18). Грунт разрабатывают
также буровзрывным способом. Про-
ходку ведут сплошным забоем за-
ходками на одно-два кольца с
креплением забоя сплошными труба-
ми/. Для того чтобы не повредить
обделку боковых тоннелей, грунт
в зоне 1 м от нее дорабатывают
отбойными молотками. После уборки
грунта станционным укладчиком 3
монтируют обделку тоннеля. Вначале
179
Рис. 5.17. Общий вид сооружения бокового тоннеля станции:
/ — стальные колонны; 2—тюбинги временного заполнения; 3 — клинчатые перемычки
Рис. 5.18. Схема сооружения среднего тоннеля колонной станции с клинчатыми перемычками:
1—стальные трубы; 2—затяжка из досок; 3—станционный укладчик; 4—породопогрузочная машина; 5—
тележка для чеканочных работ; 6—вентиляционная труба; 7 -аппарат для контрольного нагнетания
монтируют тюбинги обратного свода
от пят к центру. При этом тюбинги,
примыкающие к обделке боковых
тоннелей и образующие вместе с ней
основание колонн, укладывают со
смещением вдоль оси станции на
половину ширины кольца. После за-
мыкания обратного свода присту-
пают к возведению верхнего.
Монтаж каждой арки верхнего
свода начинают с установки в ее
основании фасонных тюбингов, обра-
зующих клинчатую перемычку.
После сооружения среднего тон-
неля станции демонтируют тюбинги
временного заполнения боковых тон-
нелей, освобождая проходы. Обра-
зовавшиеся в верхней части про-
ходов зазоры между клинчатыми пе-
ремычками среднего и боковых тон-
нелей перекрывают стальными листа-
ми, закрепляя их на торцовых
ребрах фасонных тюбингов пере-
мычки. Со стороны, обращенной
к грунту, к этим листам привари-
вают арматурные стержни (анкеры).
В образовавшееся пространство на-
гнетают цементно-песчаный раствор.
В нижней части прохода соору-
жают железобетонную плиту, объе-
диняющую разомкнутые кольца бо-
ковых и среднего тоннеля.
5.3.	СООРУЖЕНИЕ ЭСКАЛАТОРНЫХ
ТОННЕЛЕЙ
Общие сведения. Для связи пас-
сажирских платформ станций глубо-
кого заложения с поверхностью зем-
ли сооружают эскалаторный комп-
лекс, который состоит из машинного
помещения с вестибюлем, эскалатор-
ного тоннеля (наклонного хода) и
натяжной камеры. Если ось эскала-
торного тоннеля в плане не совпа-
дает с продольной осью платформы
станции, то от натяжной камеры к
платформе сооружают дополнитель-
ные соединительные переходы и ка-
меры. В отдельных случаях для того,
чтобы осуществить подъем на значи-
тельную высоту, сооружают двух-
маршевые эскалаторные подъемники
с промежуточным подземным вести-
бюлем.
Наиболее сложным эта-
пом работ при сооружении эска-
латорного комплекса является про-
ходка наклонного тоннеля, так как
эти работы в большинстве случаев
сопряжены с необходимостью пере-
сечения самых разнообразных геоло-
гических напластований: от слабых
и водонасыщенных до крепких скаль-
ных грунтов. Для того*чтобы в таких
условиях на сравнительно небольшой
длйне тоннеля (обычно не более
100 м) не изменять способы про-
ходки и обеспечить полную без-
опасность ведения работ, эскалатор-
ные тоннели сооружают, как прави-
ло, с предварительным искусствен-
ным замораживанием грунтов.
Применение предварительного за-
мораживания грунтов по всей длине
наклонного тоннеля позволяет даже
в плывунных грунтах вести работы
в сухом забое без водоотлива. Од-
нако при большой мощности устой-
чивых, хотя и водоносных, грунтов
может оказаться экономически не-
выгодным предварительное их за-
мораживание. В таком случае сле-
дует рассмотреть вариант проходки
тоннеля с встречной дренажной
штольней. Проходку такой штоль-
ни ведут из станционных выработок
снизу вверх на уровне лотка эска-
латорного тоннеля. Наличие предва-
рительно пройденной штольни по-
зволяет не только вести работы в
полностью осушенных грунтах, но и
разделить транспортные операции:
сверху по наклонному тоннелю по-
дают тюбинги, раствор для нагне-
тания, крепежный лес и другие
материалы, а разработанный в за-
бое грунт направляют вниз по
штольне и через бункер — в ваго-
нетки и к стволу. Однако проход-
ка опережающей штольни весьма
трудоемка, требует дополнительного
времени и средств. Поэтому в не-
которых случаях (например, при пе-
ресечении тоннелем отдельных водо-
носных горизонтов) технически целе-
сообразно и экономически эффектив-
181
но осушать забой тремя-четырьмя
наклонными дренажными скважи-
нами диаметром 200—300 мм, про-
буренными с поверхности земли в
лотковой части будущего эскалатор-
ного тоннеля параллельно его оси
с выходом их на уровень станцион-
ного тоннеля в предварительно прой-
денную вспомогательную выработку.
В пределах водоносного горизонта
трубы оборудуют фильтрами. Дре-
нажные скважины можно бурить и
из забоя наклонного тоннеля, когда
он приблизится к отметке водонос-
ного горизонта.
Технология проходки эскалатор-
ных тоннелей имеет много общего с
технологией проходки горизонталь-
ных выработок способом сплошного
забоя с монтажом обделки уклад-
чиком, но осложняется из-за на-
клона тоннеля под углом 30°.
Проходка с таким уклоном требует
специального оборудования для мон-
тажа обделки, погрузки и транспор-
та грунта, существенно осложняя
выполнение проходческих и монтаж-
ных операций. Так, трудоемкость
большинства их увеличивается на
30%, а затраты труда на разработку
и погрузку грунта в забое в 1,5—
2 раза превосходят трудозатраты на
выполнение аналогичных работ в
горизонтальных выработках.
Размеры выработки зависят от
числа эскалаторов, которые пред-
полагают разместить в тоннеле. Так,
тоннель для трех эскалаторов имеет
сечение диаметром 7,5 или 8,5 м,
для четырех эскалаторов — 9,5 м.
Ширина колец обделки диаметром
7,5 м равна 1 м, а большего
диаметра — 0,75 м.
При использовании нижней части
эскалаторного тоннеля в качестве
вентиляционного канала размер его
сечения по высоте на участке от
машинного помещения до вентиля-
ционной сбойки увеличивают за счет
вертикальных вставок на уровне
горизонтального диаметра.
Обделку эскалаторных тоннелей
монтируют специальными наклонны-
ми тюбингоукладчиками типа ТНУ
или БУ-7,5 из чугунных тюбингов и
182
лишь изредка в благоприятных инже-
нерно-геологических условиях — из
железобетонных тюбингов или блоков.
Исходя из заданного срока строи-
тельства объекта работы по проходке
эскалаторного тоннеля могут быть
организованы по параллельной или
последовательной схеме. При парал-
лельной схеме в процессе проходки
эскалаторного тоннеля выполняют
часть работ по сооружению машин-
ного помещения и вестибюля; при
последовательной — вначале прохо-
дят тоннель и только после этого
начинают сооружать машинное поме-
щение и вестибюль.
Если проектом предусмотрено уст-
ройство наземного вестибюля, рабо-
ты целесообразно организовать по-
следовательно. Это позволяет пол-
ностью исключить взаимные помехи
и не загромождать строительную
площадку. При подземном вестибюле
проходку эскалаторного тоннеля ве-
дут из котлована, разработанного
для возведения конструкций машин-
ного помещения и вестибюля, и
поэтому работы по устройству их
фундаментов и стен совмещают,
как правило, с проходкой тоннеля.
Подготовительные работы. До на-
чала проходки эскалаторного тон-
неля должно быть выполнено замо-
раживание грунтов по контуру бу-
дущей выработки, сооружена мон-
тажная камера для тюбингоуклад-
чика, забетонирован оголовник и
смонтирован тюбингоукладчик.
Замораживающие скважины на
строительной площадке располагают
по замкнутому контуру, повторяю-
щему очертание тоннеля, и бурят
под углом 30° параллельно его оси.
Бурение ведут с поверхности земли
(при сооружении наземного вести-
бюля) или со дна котлована, вскры-
того для сооружения подземного
вестибюля. Расстояние от контура
тоннеля до оси скважин устанав-
ливают расчетом таким образом,
чтобы при образовании льдогрунто-
вого ограждения не допустить замо-
раживания грунта в ядре сечения.
Это значительно облегчает разра-
ботку грунта в забое.
Рис. 5.19. Схемы подготовки котлована и камеры для монтажа тюбингоукладчика (в сечении
А — А показано положение смонтированного тюбингоукладчика и откаточных путей)
Одновременно с бурением скважин
сооружают здание стационарной
замораживающей станции или раз-
мещают передвижную холодильную
установку и монтируют холодиль-
ное оборудование. По окончании
монтажа замораживающих колонок
и рассольной сети начинают актив-
ное замораживание грунта. Период
активного замораживания длится
обычно 40—50 сут. За это время по
контуру будущего тоннеля образует-
ся льдогрунтовой цилиндр, предо-
храняющий забой выработки от про-
никновения воды или прорыва водо-
насыщенных грунтов.
В период активного заморажива-
ния выполняют следующие основные
работы: по оси эскалаторного тонне-
ля из временных полуколец1 соору-
жают монтажную камеру для тюбин-
гоукладчика; возводят поверхност-
ный горный комплекс с наклонной
металлической эстакадой, подъемной
лебедкой, породным бункером и тель-
ферной эстакадой; в монтажной
камере собирают тюбингоукладчик.
В этот период выполняют также
различного рода вспомогательные
работы.
Схема подготовки котлована и
монтажной камеры для врезки
эскалаторного тоннеля зависит от
гидрогеологических условий. При до-
статочно низкой отметке уровня
1 Полукольцом принято называть не-
замкнутое кольцо обделки независимо от чис-
ла сборных элементов, из которых оно
составлено.
грунтовых вод временные полуколь-
ца монтажной камеры собирают в
котловане, вскрытом для соору-
жения машинного помещения
(рис. 5.19, а). Торцовую стену
котлована, обращенную к эскалатор-
ному тоннелю, разрабатывают под
углом 30° к вертикали. Глубину
котлована у этой стены принимают
такой, чтобы можно было собрать
первые два кольца 1 обделки на-
клонного тоннеля, закрепив их в
железобетонном оголовке 2. С особой
тщательностью собирают первое
кольцо, допуская отклонения от оси
тоннеля не более ±5 мм и эллип-
тичность ±10 мм. Затем на сплани-
рованном под углом 30° откосе
снизу вверх стреловым краном соби-
рают еще одно-два временных кольца
и несколько полуколец 3. Число
полуколец должно обеспечить длину
монтажной камеры I к, достаточную
для размещения тюбингоукладчика.
Для сохранения проектного контура
полуколец их скрепляют стяжками.
Стяжки устанавливают на таком
уровне, чтобы они не препятствова-
ли передвижению тюбингоукладчика.
В том случае, если уровень
грунтовых вод расположен близко
к земной поверхности, монтажную
камеру для тюбингоукладчика устра-
ивают в неглубоком котловане
(рис. 5.19, б), а временные полуколь-
ца собирают на наклонном бетон-
ном лотке 4. Для того чтобы они
не сползали на забой, через отверс-
тия для нагнетания в лотковых
тюбингах в бетонную подушку заде-
183
Рис. 5.20. Схема организации работ по проходке наклонного тоннеля.
1—затяжка кровли марчеванами; 2—металлические трубы крепления лба забоя; 3—затяжка досками
вразбежку; 4—скип; 5—погрузочная платформа; 6—тюбингоукладчик; 7—трубы для замораживания
грунта; 8— шлагбаум; 9—коллектор замораживающей системы; 10— инвентарные подмости; //—раствор-
ный узел; 12—ограждение котлована; 13—временные полукольца; 14—тельферная эстакада; 15—
лебедка для спуска тюбингов; 16—бункерная секция вместимостью 20 м3; 17—здание подъемной машины
лывают металлические штыри. С этой
же целью полукольца крепят сталь-
ными тяжами к бетонным тумбам
или металлическим сваям, располо-
женным на расстоянии 8—10 м от
оси тоннеля. Пространство за полу-
кольцами заполняют бетоном.
После монтажа тюбингоукладчика
с помощью его рычага 5 собирают
временные кольца и далее осуществ-
ляют врезку тоннеля (продвижение
под землю). Первое кольцо, ключе-
вой тюбинг которого располагается
ниже поверхности земли, является
началом постоянной обделки эска-
латорного тоннеля. Бетонный оголо-
вок в этом случае устраивают после
проходки эскалаторного тоннеля при
сооружении машинного помещения
с вестибюлем.
Проходка эскалаторного тоннеля.
К проходке эскалаторного тоннеля
можно приступать только после об-
разования в результате заморажива-
ния грунтов льдогрунтовой цилинд-
рической стенки проектной толщины.
К этому времени должен быть смон-
тирован и принят специальной комис-
сией тюбингоукладчик, опробованы
и сданы в эксплуатацию скиповой
184
подъем, тельфер, лебедка для спуска
тюбингов, подведены к забою сжатый
воздух, электрическое освещение,
вентиляционные устройства и т. д.
Текнологическая схема проходки,
эскалаторного тоннеля показана на
рис. 5.20. В основу производствен-
ного процесса должна быть положе-
на цикличная организация работ
с включением в цикл следующих
основных операций: разработка
грунта в забое с погрузкой в скип;
установка и разборка временного
крепления кровли и лба забоя;
передвижка тюбингоукладчика и
погрузочной платформы; монтаж
обделки; первичное ч нагнетание
цементно-песчаного раствора за об-
делку.
Проходку эскалаторного тоннеля
следует вести способом сплошного
забоя, наклоненного параллельно
плоскости колец обделки (60° к го-
ризонту). Величину заходки устанав-
ливают в зависимости от устойчи-
вости забоя. Обычно ее принимают
равной ширине кольца обделки, реже
(в крепких грунтах) —вдвое боль-
шей. Замороженные пески и мягкие
глины разрабатывают отбойными мо-
лотками (в исключительных случаях
вручную), замороженные водонос-
ные полускальные и скальные грун-
ты — буровзрывным способом.
При разработке грунта отбойными
молотками вначале с выдвижных
платформ тюбингоукладчика произ-
дят рассечку забоя в его верх-
ней части на высоту до 1,5 м.
Далее, стоя на уступе, разраба-
тывают грунт, устраивая через
1,5—1,8 м по высоте две-три сту-
пени по 150—200 мм (ступенчатая
форма придает большую устойчи-
вость лбу забоя). Однако в этом
случае существенно увеличивается
расстояние от кольца обделки до
лба забоя по кровле. Так, при
ширине кольца 1 м это расстояние
достигает 1,6—1,8 м, что снижает
устойчивость кровли.
Временная крепь забоя должна
соответствовать утвержденному пас-
порту. Кровлю в недостаточно устой-
чивых грунтах крепят марчеванами
/. Один конец марчеван заводят
за тюбинги ранее уложенного коль-
ца, а другой — в штрабу глубиной
10—15 см, сделанную по контуру
забоя. В более устойчивых грунтах
доски укладывают на металличес-
кие кронштейны, прикрепляемые
болтами к тюбингам уложенного
кольца. Для крепления лба забоя
применяют крепь из нескольких яру-
сов металлических труб 2, распо-
лагаемых горизонтально. Концы труб
заводят в углубления в боках выра-
ботки и расширяют рошпанами в
торец тюбингового кольца. За трубы
вразбежку или всплошную заклады-
вают доски 3 и расклинивают их
вплотную к забою.
Разрыхленный грунт скатывается
по наклонному забою и направляе-
мый отбойными щитами падает в люк
погрузочной платформы 5. Платфор-
ма представляет собой раму из
швеллеров, покрытых стальным лис-
том. Рама подвешена к тюбинго-
укладчику 6 или установлена на
кронштейнах, прикрепленных к тю-
бингам. В первом случае погрузоч-
ная платформа перемещается на
забой вместе с тюбингоукладчиком,
во втором — двумя ручными лебед-
ками, установленными по сторонам
платформы.
В некоторых случаях применяют
другой прием разработки забоя:
вначале на глубину заходки посере-
дине забоя до уровня погрузочной
платформы разрабатывают верти-
кальную прорезь шириной около 2 м,
а затем сверху вниз с обеих сторон
раскрывают забой на полное сечение,
используя образовавшуюся прорезь
для спуска грунта к люку погру-
зочной платформы. При разработке
нижней части забоя платформу оття-
гивают назад, а разрабатываемый
грунт грузят непосредственно в скип
4 вручную или специальным по-
грузочным механизмом грейферного
типа, прикрепленным к тюбинго-
укладчику.
Груженый скип вместимостью
1,5 м3 поднимают на эстакаду
подъемной машиной 17 по рельсово-
му пути, уложенному на бревна
(тиранты) в лотковой части гото-
вого тоннеля с шириной колеи
1560 мм, и опрокидывают над бунке-
ром 16. С одной стороны рельсо-
вого пути на всю длину тоннеля
должен быть устроен лестничный
проход с поручнями. Ширина про-
хода в свету должна быть/ не
менее 0,7 м, а его уровень — на-
ходиться выше наиболее выступаю-
щих частей скипа.
При разработке грунта буровзрыв-
ным способом забой взрывают в три
яруса последовательно сверху вниз.
Расположение и глубина шпуров
должны строго соответствовать пас-
порту буровзрывных работ, утверж-
денному главным инженером строи-
тельства.
Во время работы в забое следует
вести наблюдение за состоянием за-
мороженных грунтов по контуру вы-
работки. Если в сечение выработки
попадает замораживающая колонка
(вследствие искривления скважины
при бурении), необходимо заблаго-
временно отключить ее от сети и
удалить рассол.
Возведение обделки. После про-
движения забоя на одну заходку
185
приступают к монтажу кольца обдел-
ки тюбингоукладчиком. Тюбинго-
укладчик передвигают к забою по
кронштейнам с помощью гидравли-
ческих домкратов (как и в горизон-
тальных выработках) или двумя ус-
тановленными на нем лебедками. В
последнем случае тюбингоукладчик
перемещается к забою под действием
собственного веса, скользя по роли-
ковым кронштейнам. Для этого ос-
лабляют натяжение тросов, идущих
от лебедок и закрепленных кон-
цами в обделке. Во время пере-
движки укладчика в забое не должно
находиться людей.
Тюбинги подают в забой на спе-
циальной тележке с бортами, достав-
ляя их с тельферной эстакады по
рельсам, проложенным внутри скипо-
вого пути. Тюбинговый путь у за-
боя оканчивается выдвижным зве-
ном. На время опускания тюбин-
гов в забой скип должен быть
поднят на бункерную эстакаду. На
верхних площадках тюбингового и
скипового путей должны быть
установлены стопоры, а за тюбин-
гоукладчиком — прочный предохра-
нительный барьер — шлагбаум 8.
Нормальное положение шлагбау-
ма — закрытое, его открывают толь-
ко для пропуска транспортных
средств.
Монтаж обделки ведут в следую-
щем порядке. Вначале укладывают,
выверяют и скрепляют по маркшей-
дерским отметкам лотковые тюбинги
и устанавливают выдвижное звено
тюбингового пути. После этого
продолжают монтаж обделки сим-
метрично в обе стороны.
Кольцо из чугунных тюбингов
бригада в составе 8—9 чел. (вклю-
чая машиниста тюбингоукладчика)
собирает за 2,5—3 ч. Эллиптич-
ность колец эскалаторного тоннеля
по техническим условиям не должна
превышать ±30 мм.
Нагнетание раствора за обделку.
Вслед за монтажом обделки ведут
первичное нагнетание раствора за
нее. Раствор нагнетают за каждое
последнее собранное кольцо обдел-
ки, предварительно законопатив
186
кольцевой зазор со стороны забоя
между наружной поверхностью коль-
ца и контуром выработки (пико-
таж). Отставание зоны нагнетания
от забоя допускается не более
чем на три кольца. Растворный
узел 11 располагают на поверхности.
Цементно-песчаный раствор состава
от 1:3 до 1:6 подают к забою
от нагнетателя по металлическим
трубам диаметром 50 мм, смонтиро-
ванным вдоль тоннеля. К нижнему
концу трубы присоединяют про-
резиненный шланг с соплом. К
особым требованиям относятся вы-
полнение мероприятий, обеспечиваю-
щих температуру раствора не ниже
+20 °C. Для этого в зимнее время
подогревают воду затворения и пе-
сок, утепляют трубы и т. п. Реко-
мендуется также к обычному раст-
вору добавлять хлористый кальций
в пределах 2—3% массы сухого
цемента. Первичное нагнетание
раствора выполняет отдельное звено
из 3 чел.: двое готовят раствор
на поверхности, а третий в забое
переставляет сопло, выполняет пико-
таж, подает сигналы. Контрольное
нагнетание в замороженной зоне
должно быть полностью выполнено
до оттаивания грунтов. Работы ве-
дут в обычном порядке при темпера-
туре раствора не ниже +20 °C.
Забой наклонного тоннеля проветри-
вают с помощью вытяжной венти-
ляции, используя вентиляторы типа
«Проходка 500» или СВМ-6М.
Представление об организации ра-
бот в забое эскалаторного тоннеля,
предназначенного для размещения в
нем трех эскалаторов и вентиля-
ционного канала, дает циклограмма,
приведенная на рис. 5.21.
Гидроизоляция обделок. К рабо-
там по гидроизоляции эскалаторных
тоннелей приступают, как правило,
после оттаивания грунтов, когда
стабилизируются деформации об-
делки, а ее температура будет не
ниже +5 °C. Работы ведут снизу
вверх с постепенной разборкой рель-
совых путей. На изолируемом участ-
ке длиной 6—8 м очищают лоток
тоннеля, обрабатывают песко-
Наименование работ	Единица измере- ния	Объем работ	Трудоем- кость, чел.-ч	Время производственного, процесса, ч																					
				1 смена							2 смена								3 смена						
				1	2 <	J И	5	6	7	8	1	2	3	И	5	6	7	8	1	2	3 <	5	6	7	8
Разработка грун- та отбойными мо- лотками с погруз- кой 6 скип	м3	73,4	116	6	9 5	559		95	9	79 |1 1				6 ||.		9	5	96	9	5	9	1			
				I I		Г Г 1 1 11											т II II	п и и		1 1	"1 1				
Разборка кре- пи лба задал	м2	36	ы	1						|Г 1 1							1Т и и	тт Н ।	5	п । ii					
Креплен ив кровли	м2	15				1				]Г 1 1								। ।		it ii.					
Крепление лба забоя	м2 М	36	6,9			г		4		+г 1 1								к							
Передвижка тюбин- гоукладчика	М	2	19,8							II II II	£	|											9 ч 1		
Разборка и уклад- ка откаточного пути	м	2	1,6						1	II 1		I й I	г	и							2*	1	1 и ||		
Монтаж обделки	Кольцо	2	ИЗ								3	?	g	Г	Т								7Ц	У	
Первичное наг- нетание	м	2	21,6									т I													
																									
Рис. 5.21. Циклограмма на проходку 2 м эскалаторного тоннеля с обделкой из чугунных тюбингов
(цифрами показано число рабочих, выполняющих операцию)
струйным аппаратом канавки, затем
зачеканивают швы между тюбингами
и заменяют монтажные болты на по-
стоянные с асбобитумными шайба-
ми. Для работы в верхней части
сечения тоннеля используют инвен-
тарные переносные подмости 10
(см. рис. 5.20).
По окончании гидроизоляционных
работ ячейки тюбингов лотковой час-
ти тоннеля заполняют монолитным
бетоном, бетонируют основание под
сборные фундаменты эскалаторов и
в направлении снизу вверх при-
ступают к монтажу фундаментных,
опорных и лестничных блоков плит
перекрытия.
Начиная с верхней части эскала-
торного тоннеля, монтируют водо-
защитный зонт. В зависимости от
конструкции зонта для выполнения
этой работы используют инвентар-
ные подмости, с которых ранее
вели гидроизоляционные работы,
или специальные монтажные тележ-
ки. С этих подмостей или тележек
ведут затем отделочные работы в
верхней части сечения тоннеля.
Завершающие работы. В процессе
проходки наклонного тоннеля или
после завершения проходческих ра-
бот по спланированному дну котло-
вана подземного или наземного вес-
тибюля устраивают бетонную подго-
товку, оклеечную гидроизоляцию и
цементную стяжку. На подготовлен-
ном основании сооружают сплошную
железобетонную фундаментную пли-
ту и часть стен машинного поме-
щения. После демонтажа горного
комплекса возводят фундаменты под
приводную станцию и привод эска-
латоров, стены, перекрытия и другие
конструкции вестибюля с примене-
нием общестроительных средств ме-
ханизации бетонных, каменных и
монтажных работ.
В последнюю очередь после пре-
кращения осадок, вызванных оттаи-
ванием льдогрунтового массива и
уплотнения грунта в основании вес-
тибюля, устраивают сопряжение
вестибюля с эскалаторным тонне-
лем. Сопряжение выполняют в виде
монолитного железобетонного ого-
ловка, жестко охватывающего пер-
187
вые кольца наклонного тоннеля или
телескопического соединения, ко-
торое допускает взаимное смещение
конструкций.
Натяжную камеру сооружают как
со стороны эскалаторного тоннеля,
так и со стороны станции. Сопря-
жение эскалаторного тоннеля с на-
тяжной камерой в большинстве слу-
чаев выполняют горным способом,
раскрывая выработку по частям, с
обделкой из монолитного бетона.
Обделку сопряжения возводят в виде
оголовка, который охватывает сна-
ружи кольца эскалаторного тоннеля
и обделку натяжной камеры. В
зависимости от конструкции натяж-
ной камеры возможны и другие ва-
рианты сопряжений.
5.4.	СООРУЖЕНИЕ СТАНЦИЙ
открытым СПОСОБОМ
5.4.1.	Особенности организации
работ
Открытым способом станции мет-
рополитена сооружают на линиях
мелкого заложения. Сущность спо-
соба заключается в том, что при
сооружении станции все технологи-
ческие операции или большую их
часть выполняют непосредственно с
поверхности земли, отрывая котло-
ван или систему траншей, с по-
следующей обратной засыпкой го-
тового сооружения. Состав и порядок
выполнения основных технологичес-
ких операций по сооружению стан-
ции, объем земляных и строитель-
но-монтажных работ, выполняемых
непосредственно с поверхности
земли, зависят от конструктивного
решения станции, инженерно-геоло-
гических условий и характера го-
родской застройки, а также от ин-
тенсивности движения наземного
транспорта.
Так, при наличии достаточно
свободной от застройки территории
и возможности переноса транспорт-
ных магистралей на соседние улицы
станцию возводят на дне предва-
Г88
рительно вскрытого котлована. В
зависимости от инженерно-геологи-
ческих условий котлован устраивают
с естественными откосами или со
специальным креплением стен
(см. п. 4.2). В сложных инженер-
но-геологических условиях при рас-
положении станции в непосредст-
венной близости от зданий при
возведении многоярусных конструк-
ций, а также в условиях интен-
сивного уличного движения, преры-
вать которое на длительный период
нерационально или невозможно, со-
став и порядок выполнения работ
могут быть изменены (рис. 5.22, а).
Вначале бурят скважины, роют
траншеи (этап /) и возводят на-
ружные стены и внутренние опор-
ные конструкции будущей станции
(промежуточные стены с проемами,
колонны и т. п.), используя метод
«стена в грунте», буровые сваи и
сваи-оболочки (этап /Z). Затем с
поверхности земли между наружны-
ми стенами станции частично вскры-
вают котлован, устраивают перекры-
тие (этап ///), производят обратную
засыпку грунта и восстанавливают
дорожное покрытие (этап IV).
Последующие работы по сооруже-
нию станции продолжают под за-
щитой перекрытия. Это позволяет
быстро восстановить движение тран-
спорта над строящейся станцией.
По такой схеме в слабых грунтах
сооружают многоярусные пересадоч-
ные станции метрополитена, рас-
полагая в первом (от поверхности
земли) ярусе систему пешеходных
переходов, во втором — распредели-
тельные залы, в третьем и по-
следующих — пути и платформы
различных линий пересадочного уз-
ла, служебные помещения и т. п.
В тех случаях, когда необходимо
существенно ограничить ширину кот-
лована и снизить трудозатраты на
его крепление, для сооружения
станции возможно использовать
приемы как открытого, так и закры-
того способов работ (рис. 5.22, б).
Закрытым способом сооружают пу-
тевые тоннели станции, а открытым—
средний зал. Для этого до раскры-
тия котлована по оси станцион-
ных путей осуществляют сквозную
щитовую проходку перегонных тон-
нелей (этап /) с обделкой из
чугунных или железобетонных тю-
бингов. В тоннелях на участке рас-
крытия котлована устанавливают
временное крепление. Затем разраба-
тывают котлован на ширину плат-
формы станции, демонтируют об-
делку путевых тоннелей со стороны
оси станции и устанавливают желе-
зобетонную плиту основания. На эту
плиту станции устанавливают два
Рис. 5.22. Последовательность сооружения станций метрополитена:
а — с частичным вскрытием котлована; б — со щитовой проходкой путевых тоннелей; / — фундамент
здания; 2—траншея; 3—буронабивная железобетонная свая; 4—арматурный каркас; 5—железобетон-
ная стена; 6— котлован; 7—перекрытие; 8—обратная засыпка; 9—перегонные тоннели; 10—временное
крепление; //—лотковая плита; 12—колонна; 13—ригель; 14—распределительная балка
189
ряда колонн, объединенных про-
дольными ригелями (этап //), на ко-
торые укладывают корытообразные
блоки перекрытия станции (этап ///).
Между консольными выступами пе-
рекрытия и элементами обделки пу-
тевых тоннелей устанавливают
опорные элементы и бетонируют рас-
пределительные балки. Эти балки
способствуют более равномерной пе-
редаче усилий от разомкнутой об-
делки на плиты перекрытия. После
выполнения работ по гидроизоля-
ции производят обратную засыпку
и восстанавливают дорожное по-
крытие или благоустраивают терри-
торию (этап IV).
При выборе того или иного спосо-
ба производства работ и обоснова-
нии технологии строительства сле-
дует иметь в виду, что простейшим
и самым экономичным в настоящее
время является котлованный способ
работ со вскрытием котлованов с
откосами. Однако в связи со зна-
чительными размерами станционных
конструкций при этом способе тре-
буется значительная площадь для
строящегося сооружения. Поэтому
в условиях плотной застройки цент-
ральных районов города устраивают
котлованы с вертикальными стена-
ми, закрепленными металлическими
сваями или железобетонными кон-
струкциями, возведенными способом
«стена в грунте».
Глубина котлована определяется
глубиной заложения верха перекры-
тия станции, ее конструктивным
типом и высотой поперечного сече-
ния. Во всех случаях следует стре-
миться к минимальному заглублению
станций от поверхности земли (с уче-
том расположения городских под-
земных коммуникаций), так как это
упрощает крепление котлована и по-
зволяет избежать устройства эска-
латоров, заменив их лестницами,
непосредственно примыкающими к
тротуарам.
Поскольку станций сооружают со
вскрытием земной поверхности, место
расположения строительной пло-
щадки выбирают на свободной от
городской застройки территории,
стремясь возможно меньше стес-
нить сложившиеся условия жизни
города. Длину рабочей зоны прини-
мают из условия, как правило,
последовательной схемы расположе-
ния всех сооружений станционного
комплекса в открытом котловане.
Поэтому длина рабочей зоны дости-
гает 250—300 м. Ширину рабочей
зоны назначают в зависимости от
ширины котлована и размеров в
плане входов и выходов, примы-
кающих к вестибюлю. Должна быть
учтена также потребность в допол-
нительной территории для размеще-
ния материалов, конструкций, свае-
бойного и землеройного оборудова-
ния, козлового, гусеничных и стре-
ловых кранов, грунтоуплотняющих
катков и т. п., а также временных
зданий и сооружений.
В районах новостроек выбор
участка для устройства стройпло-
щадки не вызывает затруднений,
поскольку имеются свободные не-
застроенные территории. Это позво-
ляет устроить объезды для движе-
ния наземного транспорта, сокра-
тить объем подготовительных работ
по переносу инженерных сетей и
подземных коммуникаций. При уст-
ройстве строительных площадок в
центральных плотно застроенных
районах города возникает необхо-
димость частичного или полного за-
крытия уличной, как правило, глав-
ной магистрали с переключением
движения интенсивного потока
транспорта на соседние малоприспо-
собленные для этого улицы. В цент-
ральных районах усложняются и ра-
боты по переносу густой сети под-
земных коммуникаций. Подземные
коммуникации, залегающие на не-
большой глубине от поверхности зем-
ли и пересекающие станцию, вна-
чале вскрывают и заключают в
защитный кожух, а затем по мере
разработки котлована подвешивают
на временных опорах. Для этой цели
используют крепление котлована
(расстрелы), транспортные мосты
и т. п. Залегающие более глубоко
190
и проходящие перпендикулярно оси
станции подземные коммуникации
могут быть переложены под кон-
струкцию или перенесены в сторону.
В центральных районах иногда при-
ходится укреплять фундаменты
близко расположенных зданий и
различного рода сооружений, сно-
сить ветхие здания и т. п.
Строительство станций метрополи-
тена открытым способом ведут по
прогрессивной технологии — по-
точным методом. На участке
протяженностью 100—120 м произ-
водят работы в последовательности
и объемах, охватывающих весь
цикл —от забивки свай, выемки грун-
та и возведения конструкций до об-
ратной засыпки сооружения с извле-
чением свай и устройством подводя-
щих инженерных сетей. Фронт работ
продвигается по оси станционного
комплекса от одного конца к друго-
му. Во главе строительного потока
идут подготовительные работы,
включающие усиление фундаментов
зданий, перекладку или подвеску
подземных коммуникаций и назем-
ных транспортных линий, искусствен-
ное водопонижение или заморажи-
вание неустойчивых водонасыщен-
ных грунтов. Следом за подгото-
вительными выполняются основные
работы: разработка и крепление
котлована, возведение конструкций,
гидроизоляция и обратная засыпка
грунтом, его уплотнение, планиров-
ка и восстановление дорожного по-
крытия, благоустройство территории.
Перед монтажом перекрытий выпол-
няют все трудоемкие процессы по
монтажу внутристанционных обуст-
ройств, связанные с использованием
кранового оборудования. Примене-
ние поточного метода при строи-
тельстве станций, основанного на
равномерности и непрерывности тех-
нологического цикла, позволяет мак-
симально использовать крановое обо-
рудование; добиться значительной
экономии металлопроката от обо-
рота металлических элементов креп-
ления котлована; снизить непроиз-
водительные затраты на перевозку
разрабатываемого грунта в отвал,
используя его для обратной засып-
ки. При этом резко сокращается
потребность в автотранспорте.
Однако станции в большинстве
случаев располагают на площадях
и магистралях с интенсивным дви-
жением, что вынуждает, вести их
строительство поэтапно на отдельных
участках.
В соответствии с принятым спо-
собом производства работ выбирают
строительные машины, оборудование
и механизмы и составляют схему
их расстановки на строительной
площадке.
Открытым способом сооружают
два основных конструктивных типа
станций: колонные станции с плос-
ким или сводчатым перекрытием и
односводчатые, используя сборные,
сборно-монолитные и монолитные
железобетонные конструкции.
5.4.2.	Крепление котлованов
и разработка грунта
Для таких крупных подземных
сооружений, как станции метропо-
литена, необходимы котлованы с
весьма значительными размерами
сечения. Большинство станций со-
оружают в котлованах глубиной
10—12 м, а иногда (объединенные
пересадочные станции) до 20 м и
более. Ширину котлована принимают
на 2,0—2,2 м больше поперечного
сечения станции из условий гидро-
изоляции стен конструкции. Поэтому
даже для сооружения станции с
одной островной платформой шири-
на котлована достигает 18—20 м и
более.
Для крепления стен таких больших
котлованов используют металличес-
кие сваи из двутавров № 55, № 60
или железобетонные буронабивные
сваи. Между сваями устанавливают
затяжку из досок, железобетонные
плиты или наносят набрызгбетон.
Применяют также сплошные желе-
зобетонные ограждения, сооружае-
мые из вплотную расположенных бу-
ровых свай* или способом «стена
в грунте».
191
Металлические сваи забивают
вдоль бровки котлована на рас-
стоянии 1,5—2 м. Все элементы под-
земных коммуникаций, оставшиеся в
грунте (металлические трубы, ка-
бели и др.) в местах забивки
свай, необходимо разобрать, вскрыв
эти места шурфами.
В качестве сваебойного обору-
дования используют дизель-молоты
типа С-946-А, вибропогружатели или
вибромолоты типа С-467М. Сваи за-
бивают до отметки, расположенной
на 4—5 м ниже дна котлована.
Поэтому в большинстве случаев их
длина по проекту превосходит длину
стандартного проката и сваи прихо-
дится наращивать. Для этого конец
сваи оставляют над землей на 1 —
1,5 м, приваривают к ней двутавро-
вую балку недостающей длины и
добивают сваю до проектной от-
метки.
‘Большая длина свай приводит к
значительному отклонению их от
вертикального положения. Требова-
ния же качества крепления огра-
ничивают предельное отклонение
сваи на уровне дна котлована до
±150 мм. Поэтому при устройстве
свайной крепи глубоких котлованов
следует считать технически оправ-
данным перед забивкой свай про-
изводить бурение лидерных скважин.
Бурение лидерных скважин следует
предусматривать также и в зимнее
время при значительном (на 1 м и
более) сезонном промерзании грунта.
Расстояние от места забивки свай
до расположения действующих ком-
муникаций (газопроводов, водопро-
водов, канализаций и т. д.) должно
быть не менее 3 м, а в зимний
период — не менее 5 м. В тех
случаях, когда необходимо избежать
шума и вибрации, сваи не заби-
вают, а устанавливают в заранее
пробуренные скважины и закрепляют
в нижней части (до уровня дна
котлована) бетоном. Пространство
между стенами скважины и сваей
засыпают песком.
Железобетонные ограждения на-
иболее эффективны и экономичны в
том случае, если они являются
192
одновременно несущими конструк-
циями станции или включаются в
состав этих конструкций.
Ограждение стен котлованов из
железобетонных буронабивных свай
устраивают, используя различные
технологии: по одной из них вначале
с шагом 1,5—1,8 м пробуривают
скважины диаметром до 0,8—1 м и
устанавливают в них стальные обсад-
ные трубы, затем опускают арматур-
ные каркасы и начинают укладывать
бетонную смесь, постепенно извлекая
обсадные трубы; по другой — буре-
ние производят под глинистым раст-
вором, который удерживает стенки
скважины от обрушения, а после то-
го, как забурят скважину до про-
ектной отметки, в нее опускают ар-
матурный каркас и методом ВПТ
(вертикально перемещающейся тру-
бы) укладывают бетонную смесь.
При помощи продольных вкладышей
в сваях оставляют вертикальные
каналы, в которые по мере раз-
работки грунта в котловане закла-
дывают железобетонные плиты. Бу-
ронабивными сваями диаметром
0,8 м с затяжкой из набрызгбетона
был закреплен котлован трехъярус-
ной станции Пражского метрополи-
тена.
Из буронабивных свай, располо-
женных вплотную друг к другу, мож-
но соорудить сплошную железобетон-
ную стену. После устройства стен
по верху буронабивных свай бето-
нируют продольные балки обвяз-
ки; на которые впоследствии опи-
рают перекрытие станции.
Бол^е совершенным способом уст-
ройства одновременно железобетон-
ного ограждения и несущих конст-
рукций станции является способ
«стена в грунте». Сущность это-
го способа подробно рассмотрена
в п. 4.3.
г Способ разработки грунта и по-
следовательность выполнения земля-
ных работ должны соответствовать
категории грунта, системе крепления
и глубине котлована. Примерная схе-
ма разработки и крепления котлова-
на показана на рис. 5.23. Из-за
большой глубины котлованов под
станционные сооружения грунт раз-
рабатывают с поверхности земли,
обычно используя экскаваторы-драг-
лайны 3 (типов Э-652Б, Э-10011Д) с
ковшом вместимостью 0,65—1,0 м3.
Выемку грунта следует вести от сере-
дины котлована к бортам, оставляя
у бортов бермы шириной не менее
1 м с естественными откосами. Ос-
тавшийся по бокам котлована грунт
срезают и перемещают в зону дейст-
вия экскаватора с помощью бульдо-
зеров 4 (ДЗ-53, ДЗ-270). Разрабо-
танный грунт грузят в автосамосва-
лы 9 (МАЗ-555, МАЗ-503) и часть
его вывозят в отвалы, а часть исполь-
зуют для обратной засыпки котлова-
на. Непосредственно у стен грунт
разрабатывают вручную.
Аналогичными приемами разраба-
тывают грунт следующих ярусов,
устраивая съезды с уклоном до 1:10
и площадки для размещения экска-
ваторов и автосамосвалов длиной не
менее 20 м. Разработку последующих
ярусов можно вести экскаваторами
прямая лопата с отставанием на 10—
12 м от разработки вышерасполо-
женного яруса.
Последний ярус разрабатывают с
недобором грунта на дне котлована
в 150—250 мм при работе драглай-
ном и 50—100 мм при работе обрат-
ной лопатой. Переборц при устрой-
стве котлована в нескальных грун-
та^ (за исключением валунного глы-
бового) недопустимы. Дно котлована
выравнивают бульдозером и вруч-
ную.
Мерзлый грунт разрабатывают эк-
скаватором без предварительного
рыхления только при толщине мерз-
лого слоя до 0,25 м при вместимости
ковша 0,5—0,65 м3 и до 0,4 м при
вместимости ковша 1 —1,25 м3. Если
грунт в зимний период промерзает
на глубину, превышающую эти вели-
чины, его рыхлят, оттаивают или
предохраняют от промерзания.
Правильная, организация земля-
ных работ должна обеспечить темпы
их выполнения в объеме 300—
400 м3 грунта в смену.
В процессе разработки грунта
при незначительном притоке под-
земных вод их собирают во вре-
менные зумпфы с деревянными
ограждениями и удаляют насоса-
Рис. 5.23. Схема разработки грунта при свайно-распорном креплении котлована (а) и очеред-
ность разработки котлована (б):
/ — металлические сваи; 2—пояса; 3—экскаватор-драглайн; 4—бульдозер; 5—расстрелы; 6—доски за-
тяжки; 7—угловые расстрелы; 8—железобетонная стена (портал); 9—автосамосвал; 10—контур кон-
струкции; // — перегонные тоннели; 12—ограждение котлована; / и IV— разработка грунта экскава-
тором; // и V—бульдозером; /// и VI—вручную
7 Зак. 1489
193
ми, установленными на поверх-
ности земли или в котловане. Все вре-
менные зумпфы, устраиваемые на дне
котлована, . после окончания зем-
ляных работ ликвидируют, заполняя
их тощим бетоном марки М50.
Одновременно с разработкой грун-
та производят тщательное крепление
грунта между сваями 1, Учитывая
значительные нагрузки на крепь, в
качестве затяжки 6 используют дос-
ки толщиной 50—70 мм или при зна-
чительном шаге свай круглый лес
диаметром 120—140 мм. При пере-
сечении прослоек водонасыщенных
грунтов пространство между сваями
можно перекрыть двумя’слоями до-
сок. Первый слой укладывают, как
обычно, горизонтальными рядами,
но через просмоленные канаты. Дос-
ки второго ряда располагают вер-
тикально и распирают их в горизон-
тальные металлические уголки, при-
варенные к сваям с шагом 1 —1,2 м
по высоте. Участки с неустойчивыми
сыпучими грунтами при обнажении
свай проходят с забивной крепью.
После разработки котлована на
определенную глубину устраивают
распорную или анкерную крепь стен
котлована. При устройстве распор-
ной крепи вначале устанавливают
пояса 2 из сдвоенных двутавровых
или швеллерных балок № 45, закреп-
ляя их на кронштейнах, приварен-
ных к полкам свай или закладным
деталям железобетонных стен. При
сооружении стен из буронабивных
свай пояса устраивают из монолит-
ного бетона.
После устройства поясов козловым
краном (ККТС-20) монтируют рас-
стрелы 5, распирая их в пояса клинь-
ями или домкратами. Вследствие зна-
чительной ширины котлована для
обеспечения устойчивости расстре-
лов их выполняют из труб диаметром
более 600 мм и устанавливают с ша-
гом 4,5—6 м.
В торцах котлована устанавли-
вают подкосы (угловые расстрелы)
7, расположенные под углом 45° к
стенам, упирая их в продольные поя-
са. На высоту перегонных тоннелей
возводят торцовые бетонные стены
194
8 с круговыми проемами по контуру
тоннелей 11.
Из-за большой ширины котлова-
нов для станций метрополитенов
расстрелы получаются громоздкими
и тяжелыми: масса одного расстрела
может достигать 2,5 т и более. В
большинстве случаев их необходимо
устанавливать в два ряда, а при глу-
боких котлованах—и более. Это
вызывает значительные трудности
при производстве строительных ра-
бот и особенно при монтаже сборных
конструкций. Наметившийся в по-
следние годы переход на укрупнен-
ные элементы сборных станционных
конструкций еще более осложняет
их монтаж при распорном креплении
котлована. Поэтому взамен систем
крепления с применением расстре-
лов для обеспечения устойчивости
свай или железобетонных стен сле-
дует использовать более прогрессив-
ную анкерную крель. Сущность ан-
керного крепления котлованов, его
врГды и технология возведения изло-
жены в п. 4.2.
В относительно благоприятных
инженерно-геологических условиях
(супесчаные или суглинистые грунты
естественной влажности) для креп-
ления стен высотой до 10 м может
быть рекомендован способ стерж-
невого крепления котлованов. Сущ-
ность этого способа заключается в
следующем. По мере послойной раз-
работки котлована (на глубину 1—
1,5 м) в откос пневматической ма-
шиной ПУМ-3 (масса 18 кг) заби-
вают арматурные стержни диамет-
ром 14—16 мм. Длина стержней <в
зависимости от глубины котлована
составляет от 3 до 6 м; устанавли-
вают их в шахматном порядке с
шагом 0,8— 1,0 м. Для защиты откоса
от местных обрушений и размыва
грунта атмосферными осадками на
стержни навешивают стальную сетку
и наносят слой набрызгбетона тол-
щиной 3—5 см. В результате из
прилегающего к котловану массива
грунта формируется самонесущая
армированная . грунтовая стена.
Опытные работы, проведенные в
нашей стране, в ФРГ и Франции,
позволяют заключить, что стержне-
вое крепление является эффектив-
ным способом укрепления крутых
„ (вплоть до вертикальных) откосов
котлованов. Оно технологично в ра-
боте, требует небольших трудоза-
трат и незначительного расхода ме-
талла по сравнению с традиционным
свайным креплением. Сравнительные
-расчеты трудозатрат и стоимости при
стержневом и свайном креплениях
котлованов (с учетом 85 % возвра-
та металла при свайном креплении)
позволяют сделать вывод, что при-
менение стержневой крепи почти
втрое сокращает трудозатраты и
дает экономию средств до 45 %.
Все элементы временной крепи
котлованов (металлические и желе-
зобетонные сваи, железобетонные
стены, пояса, доски и бревна, затяж-
ки, набрызгбетонные покрытия рас-
стрелы, анкерные оттяжки и арма-
тура стержневого крепления) долж-
ны быть рассчитаны по прочности,
устойчивости и по деформациям под
воздействием бокового давления
грунта и временных нагрузок на бор-
ту котлована. На основании этих
расчетов составляют паспорт креп-
ления котлована, который является
основным документом, определяю-
щим последовательность работ по
его разработке и креплению.
5.4.3.	Монтаж конструкций
и их гидроизоляция
Общие сведения. Работы по воз-
ведению конструкций станции так
же, как и при разработке котлована,
ведут поточным методом, предпола-
гающим выполнение ряда техноло-
гических процессов на соседних уча-
стках длиной по 10—15 м. По вырав-
ненному и уплотненному основанию
укладывают щебеночную или бетон-
ную подготовку толщиной 10—15 см.
Бетонную смесь обычно доставляют
централизованно и подают в котло-
ван кранами в контейнерах. Смесь
разравнивают и уплотняют виброрей-
ками и после отвердения выравни-
вают цементной стяжкой толщиной
7*
2—3 см. По стяжке устраивают гид-
роизоляционное покрытие.
Технология гидроизоляционных
работ зависит главным образом от
вида гидроизоляционного материала.
В большинстве случаев применяют
оклеенную гидроизоляцию из рулон-
ных материалов на стеклотканевой
основе (гидростеклоизол, стеклобит,
стеклорубероид и др.). Гидроизоля-
цию выполняют в два-три слоя. По-
лотна материала укладывают попе-
рек оси тоннеля на предварительно
огрунтованную (битумным лаком)
поверхность цементной стяжки и при-
клеивают всей плоскостью, оплавляя
покровный слой газопламенными го-
релками. Длину полотен принимают
такой, чтобы оставался запас для
наклейки на стены. Полотна должны
перекрывать друг друга на 100—
120 мм. Второй ряд смещают по от-
ношению к стыкам нижележащего
не менее чем наполовину ширины
рулона. После возведения стен остав-
шиеся концы полотнищ загибают и
наклеивают на стеновые блоки вна-
хлестку.
Для защиты изоляции от меха-
нических повреждений при мон-
таже конструкций ее закрывают
цементно-песчаной стяжкой.
Работы по гидроизоляции лотко-
вой плиты станции выполняет звено
из 2 чел. Ориентировочные затраты
труда на 100 м2 изолируемой по-
верхности составляют около
22 чел.-ч.
Организация дальнейших работ
зависит от конструкции обделки
(сборная, сборно-монолитная, мо-
нолитная) , формы котлована (с отко-
сами или вертикальными стенами),
конструктивного типа станции (од-
носводчатая или с плоским перекры-
тием) и др.
На первых линиях Московского
метрополитена станции сооружали
открытым способом из монолитного
железобетона.
В середине 50-х годов, когда был
накоплен опыт применения сборных
железобетонных конструкций в на-
земном строительстве, и развилась
строительная индустрия. С этого пе-
195
риода широкое распространение по-
лучили сборные железобетонные
трехпролетные конструкции станций
с двумя рядами колонн (с шириной
пассажирской платформы 10 м).
Строительство стало круглогодич-
ным, резко повысились его темпы,
возросла мощность подъемно-тран-
спорных средств. В соответствии с
возросшей грузоподъемностью кра-
нового оборудования в настоящее
время укрупнены размеры отдель-
ных элементов: максимальная масса
элементов составила 17,4 т, а средняя
достигла 10 т. Количество монтаж-
ных единиц сократилось на 38 %,
коэффициент сборности конструкции
возрос до значения 0,99. Количество
монтажнцх операций, приведенных
к 1 м длины станции, составляет
8,75, а трудозатраты — 100—120
чел.-ч.
Эффективность сборных конструк-
ций проявляется в существенном рос-
те производительности труда при со-
оружении станции. Сооружение пол-
носборных конструкций стало чисто
монтажной операцией, высокоинду-
стриальным процессом.
Монтаж конструкций колонных
станций. Последовательность работ
по монтажу конструкций колонной
станции из сборных железобетонных
элементов показана на рис. 5.24.
Сборные конструкции монтируют, ве-
дя работы на достаточно широком
фронте (до 20 м). Это позволяет вы-
полнять все технологические опера-
ции в четкой последовательности,
добиваясь высокой производитель-
о-б
Рис. 5.24. Схема возведения колонной станции из сборного железобетона в котловане со
свайным креплением:
I—подготовка основания; II—укладка лотковых блоков, башмаков под колонны и установка стеновых
блоков; III—установка колонн н элементов платформы; IV— установка прогонов; V—укладка плит
перекрытия; VI—обратная засыпка за стены; VII— устройство гидроизоляции перекрытия; VIII—
обратная засыпка конструкции; 1—фундаментный блок; 2—стеновой блок; 3—колонна; 4—расстрел;
5—ригель; 6—козловой кран; 7—трейлер; 8—плиты перекрытия; 9—каток; /0—тележка для монтажа
стеновых блоков; II—тележка для сварочных работ; 12—лотковый блок; 13—ограждение котлована; 14—
засыпка местным грунтом; /5—засыпка песком; 16—бульдозер
196
Рис. 5.25. Общий вид строительства колонной станции из сборного железобетона в открытом
котловане:
/—устройство бетонной подготовки и гидроизоляции лотка; //—бетонирование лотковой плиты; ///—
установка подколенников; IV—монтаж стеновых блоков; V—установка колонн, ригелей, элементов
платформы и трубоблоков; VI—укладка плит перекрытия
ности труда и надлежащего качест-
ва работ при среднем темпе возведе-
ния конструкции — 50—60 м в месяц.
Все сборные конструктивные эле-
менты подают автомобильным транс-
портом (панелевозами и трейлерами
7) на площадку под консоль козло-
вого крана 6 марки ККТС-20 и пере-
носят к месту монтажа. Монтаж
конструкций производят снизу вверх.
Вначале на подготовленное основа-
ние устанавливают фундаментные /
(башмаки под колонны) и лотковые
12 блоки, затем стеновые блоки 2.
Блоки омоноличивают между собой,
сваривая выпуски арматуры и укла-
дывая бетонную смесь в стыки. Все
эти элементы устанавливают с пред-
варительной подливкой цементно-
песчаного раствора для того, чтобы
обеспечить сплошное прилегание
опорной поверхности блоков к осно-
ванию. Монтаж последующих эле-
ментов ведут после набора бетоном
омоноличивания требуемой по проек-
ту прочности: вначале устанавли-
вают колонны 3 и внутристанцион-
ные конструкции, укладывают риге-
ли 5, а затем и плиты перекрытия 8.
Швы между плитами перекрытия
заливают цементно-песчаным раст-
вором. Стеновые блоки, колонны и
прогоны удерживают краном до
окончания процесса подклинки и
сварки закладных деталей. При сбор-
ке конструкции используют монтаж-
ные тележки 10 и 11, передвигаю-
щиеся по лотковой плите или плат-
форме и предназначенные для вывер-
ки положения элементов обделки и
для соединения их между собой по-
средством сварки закладных дета-
лей. Общий вид строительства стан-
ции в котловане с откосами показан
на рис. 5.25.
В период монтажа все элементы
надежно закрепляют. Положение их
фиксируют с помощью геодезических
инструментов по высоте и в плане от
реперов и разбивочных осей. Стено-
197
вне блоки и колонны устанавливают
с точностью ±25 мм в плане и про-
филе. Такова же величина их пре-
дельного отклонения от вертикали.
Предельное отклонение фундамент-
ных блоков и ригелей в плане долж-
но быть соответственно ±10 и ±5
мм. Плиты перекрытия укладывают
с зазором не более ±20 мм и с точ-
ностью по высоте также ±20 мм.
После проверки положения элемен-
тов конструкции все швы между ни-
ми заливают цементно-песчаным
раствором марки не ниже М100.
Для обеспечения устойчивости кон-
струкции станции до ее засыпки
грунтом устанавливают временные
связи из металлических труб и стя-
жек.
Существенно сокращается число
монтажных единиц при сооруже-
нии станций колонного типа из
крупноразмерных железобетонных
элементов (рис. 5.26). Работы по
монтажу конструкций производят в
открытом котловане с естественными
откосами или со свайным огражде-
нием /. Крупногабаритные элемен-
ты массой от 13 до 19,5 т доставля-
ют с завода-изготовителя на строи-
тельную площадку автомашинами
грузоподъемностью 12 т со специ-
ально оборудованной платформой и
тракторами-тягачами грузоподъем-
ностью 20 т на специально обору-
дованном прицепе-трейлере. Из-за
большой площади, занимаемой сила-
дируемыми крупноразмерными эле-
ментами, в стесненных городских
условиях монтаж конструкций це-
лесообразно вести «с колес». После
устройства бетонной подготовки и
гидроизоляции 2 элементы конструк-
ции монтируют козловым краном 7
марки ККТС-20 в такой последова-
тельности. Вначале устанавливают
лотковые 3 и фундаментные 4 бло-
ки. Эти блоки омоноличивают между
собой, сваривая выпуски арматуры
ванно-шовным способом и заполняя
Рис. 5.26. Схема возведения колонной станции из укрупненных железобетонных элементов:
/—подготовка основания; 11—установка опорных подколенников; III—монтаж колонн-ригелей; IV—
омоноличивание колонн-ригелей; V—укладка блоков путевых тоннелей; VI—укладка блоков перекрытия
среднего зала; VII—обратная засыпка
198
Рис. 5.27. Схема возведения куполообразного перекрытия среднего зала станции из монолитного
железобетона:
/—сборные железобетонные плиты перекрытия станции; 2— купол из монолитного железобетона; 3—
передвижная опалубка; 4—винтовые домкраты; 5—положение опалубки при передвижке
стыки между блоками бетонной сме-
сью. После того как бетон в стыках
лотковых блоков достигнет 70 % про-
ектной прочности, монтируют эле-
менты колонн-ригелей 6. Колонны с
помощью кондукторов 5 устанавли-
вают в стаканы фундаментных бло-
ков и временно закрепляют электро-
сваркой закладных деталей, а затем
омоноличивают бетоном. Стыки риге-
лей соседних колонн соединяют меж-
ду собой, сваривая ванно-шовной
электросваркой концы арматурных
выпусков и омоноличивая бетоном.
Эти работы ведутся с передвижных
подмостей 9. После установки каж-
дой пары колонн монтируют плат-
форменные плиты 8. Блоки путевых
тоннелей 10 устанавливают на слой
незатвердевшего цементно-песчано-
го раствора, чтобы обеспечить плот-
ный контакт плоскости опирания с
основанием. Параллельно ведут мон-
таж блоков сводчатого перекрытия
11 среднего зала станции. Посколь-
ку размер блоков вдоль станции раз-
личен, сначала устанавливают по
четыре блока путевых тойнелей с
каждой стороны, а затем два более
широких блока перекрытия среднего
зала станции. После омоноличива-
ния этих блоков с ригелем и с лот-
ковыми блоками швы между блока-
ми перекрытия заливают цементно-
песчаным раствором.
На монтаже сборных железобетон-
ных конструкций станции работает
звено в составе 6 чел., включая элек-
тросварщиков и машиниста краца.
Проходчики должны иметь смежные
специальности бетонщиков, таке-
лажников и арматурщиков.
Применение крупноразмерных эле-
ментов позволяет более эффективно
использовать козловой кран, сокра-
тить количество монтажных опера-
ций и снизить трудоемкость работ на
30—35 % по сравнению с рассмот-
ренной выше конструкцией станции.
Индивидуальный и современный
архитектурный облик станций колон-
ного типа может быть создан при со-
оружении их со сборно-монолитными
обделками. Исходя из современного
уровня строительной техники элемен-
ты конструкции из монолитного бе-
тона возводят индустриальным спо-
собом с применением арматурных
каркасов, инвентарной передвижной
опалубки, совершенного бетоноукла-
дочного оборудования. Пример тако-
го решения показан на рис. 5.27.
Станцию сооружают по типовому
проекту со сборными железобетон-
ными стенами и плитами перекры-
тия / путевых пролетов с монолит-
199
ным железобетонным лотком. Отли-
чительной особенностью этой стан-
ции являются работы по возведению
перекрытия среднего зала пролетом
L в виде последовательной цепи ку-
полов 2 из монолитного железобе-
тона. Бетонирование ведут с по-
мощью передвижной опалубки 3.
Передвижная опалубка представляет
собой пространственную металличес-
кую конструкцию с установленной
на ней железобетонной формой, ко-
торая образует сферическую поверх-
ность в перекрытии станции. Техно-
логический процесс возведения пере-
крытия среднего пролета состоит из
следующих операций: поднятие опа-
лубки, ее крепление к колоннам,
выведение в проектное положение,
установка арматурных каркасов и
бетонирование купола, отрыв . опа-
лубки винтовыми домкратами 4,
спуск на платформу, перемещение
в соседний пролет.
Перекрытие всех трех пролетов
станции может быть выполнено и в
виде железобетонной плиты, омоно-
личенной со сборными стенами. Воз-
водят такое перекрытие одновремен-
но в трех пролетах с помощью спе-
циальной передвижной опалубки.
Монтаж конструкций односводча-
тых станций. Несмотря на разли-
чия в художественно-декоративном
оформлении полносборных и сборно-
монолитных колонн их станций, при
постоянно увеличивающемся объеме
строительства сохраняется их неко-
торое архитектурное однообразие.
Это обусловило поиск конструктив-
ных форм станционных конструкций
и технологии их сооружения. Так,
при наличии мощной производствен-
ной базы высокие темпы сооружения
могут быть достигнуты при строи-
тельстве односводчатых станций из
сборного железобетона (рис. 5.28).
Вначале на подготовленном основа-
нии из монолитного бетона соору-
жают обратный свод и устанавли-
вают стеновые блоки 1. Блоки пред-
ставляют собой объемные железо-
бетонные конструкции заводского
изготовления высотой до 4 м и ши-
риной до 2,5 м. Установленные вплот-
ную друг к другу вдоль станции, они
образуют сквозной коллектор, в ко-
тором размещают транзитные кабе-
Рис. 5.28. Общий вид строительства односводчатой станции из сборного железобетона
200
Рис. 5.29. Последовательность работ (этапы I—V) при возведении односводчатой станции из
монолитного железобетона:
/—ковш для подачи бетона; 2—передвижная опалубка для бетонирования стен; 3—передвижная опа-
лубка для бетонирования свода; 4—обратная засыпка местным грунтом; 5—обратная засыпка песком
ли. На следующем участке монти-
руют элементы платформы 4 и вслед
за этим с помощью специальной мон-
тажной тележки 3 возводят верхний
свод станции из двух железобетон-
ных криволинейных элементов 2 так-
же заводского изготовления. Эле-
менты образовавшейся арки выво-
дят в проектное положение винто-
выми домкратами, расположенными
на монтажной тележке, и фиксируют
металлическими шпильками в замко-
вом сечении. Затем в этом сечении
устанавливают свинцовые проклад-
ки и зазоры забивают фибробето-
ном.
В последние десятилетия широкое
распространение на метрополитенах
страны получила односводчатая
станция из монолитного железобето-
на, сооружаемая индустриальным
способом с применением инвентар-
ной передвижной металлической опа-
лубки. Сооружают их в виде поло-
гого или подъемистого свода пере-
менной толщины, омоноличенного с
лотковой плитой или обратным сво-
дом. Формующаяся в опалубке кон-
струкция позволяет легко менять ее
очертание и размеры сечений в за-
висимости от характера нагрузок и
одновременно реализовать индивиду-
альные особенности архитектурного
замысла. Кроме этого, высвобожда-
ются производственные площади и
рабочая сила на заводе железобе-
тонных конструкций; сокращаются
транспортные расходы при доставке
бетонной смеси по сравнению с ана-
логичными расходами при перевозке
крупногабаритных деталей; не тре-
буются последующие работы по за-
моноличиванию стыков сборных кон-
струкций и установке монтажных
связей. Это бесспорные достоин-
ства.
Организация строительства стан-
ций из монолитного железобетона
предусматривает применение инду-
стриальных методов работ и макси-
мальную механизацию трудоемких
процессов за счет использования ин-
вентарной передвижной металличес-
кой опалубки, механизированного
монтажа пространственных карка-
сов, изготовляемых на заводе, меха-
201
низированной подачи и укладки бе-
тонной смеси.
Обделку станции сооружают в три
приема: сначала бетонируют лотко-
вую плиту, затем стены и в завер-
шение — свод перекрытия. Одновре-
менно с лотковой плитой бетониру-
ют опорные части стен. Работы ор-
ганизуют в такой последовательно-
сти (рис. 5.29). До начала работ по
возведению обделки устраивают бе-
тонную подготовку и выравниваю-
щий слой участками по 6,0 м. Затем
с отставанием на 6—8 м на подгото-
вленное основание укладывают ар-
мокаркасы и бетонируют лотковую
плиту станции и опорные части стен
(этап /). После этого приступают
к возведению стен станции (этап //).
Для этого используют самоходную
опалубку типа ОСС-1. Опалубка
представляет собой передвижную
платформу, на которой смонтирова-
на решетчатая рама. На раме через
гидравлические цилиндры и винто-
вые домкраты укреплены наружный
и внутренний борта опалубки. Дом-
Рис. 5.30. Последовательность сооружения од-
носводчатой станции метрополитена из моно-
литного бетона с возведением стен методом
«стена в грунте»:
/—раскрытие котлована и монтаж внутристан-
ционных конструкций; // бетонирование свода
202
краты позволяют устанавливать опа-
лубку в проектное положение при
укладке бетонной смеси, а также
отрывать ее от затвердевшего бето-
на. На формующей поверхности вну-
треннего борта монтируют короба,
которые позволяют получить задан-
ные архитектурные элементы стены.
Передвигают опалубку с помощью
двух гидроцилиндров. Для дости-
жения скорости бетонирования
6 м/сут применяют два комплекта
опалубки.
После того как бетон в стенах до-
стигает проектной прочности (через
28 сут") и будут закончены работы по
их гидроизоляции, засыпают песком
пазухи между стенами обделки и бор-
том котлована. Песок укладывают
слоями по 0,2 м, уплотняя и поливая
водой на всю длину стены. Затем
монтируют внутристанционные кон-
струкции (элементы платформы, тру-
боблоки и т. п.) и укладывают рель-
совый путь под опалубку свода. Пос-
ле выполнения этих работ с отста-
ванием на 6—8 м устанавливают
арматурные каркасы (этап III) и бе-
тонируют свод станции (этап IV).
Свод станции сооружают одновре-
менно с архитектурным его оформле-
нием, применяя универсальную пере-
движную металлическую опалубку.
Основой опалубки служит самоход-
ная тележка портального типа с при-
водом движения и закрепленной на
ней фермой с постоянным радиусом
кривизны. В каждом конкретном
случае в соответствии с заданной
кривизной на опорную ферму уста-
навливают формующие поверхности
свода и архитектурных элементов,
а также откидывающиеся закрылки
и борта. Конструкция опалубки по-
зволяет также изменять высоту пор-
тальной рамы. На заключительном
этапе V выполняют оклеенную гидро-
изоляцию и производят обратную
засыпку конструкции.
Иная технология сооружения од-
носводчатой станции из монолитного
железобетона реализована на строи-
тельстве первой очереди Минского
метрополитена (рис. 5.30). Станция
сооружена в виде пологого железо-
бетонного свода переменной толщи-
ны, опертого на железобетонные
стены постоянного сечения. Стены
возводят в траншеях, заполненных
глинистой суспензией — способом
«стена в грунте» (см. п. 4.3). Такой
способ сооружения несущих конст-
рукций из монолитного железобето-
на целесообразен при расположении
станции в густозастроенных райо-
нах, при развитой сети коммуника-
ций, на ограниченных строительных
площадях. Он может быть" осущест-
влен в любых инженерно-геологи-
ческих условиях в непосредственной
близости к зданиям и подземным
коммуникациям (без их деформа-
ции). При этом исключается необхо-
димость в дорогостоящих работах
по водопонижению или искусствен-
ному замораживанию грунтов, а
также значительно сокращается рас-
ход стального проката и трубчатых
расстрелов, которые применяют при
свайном креплении котлована.
Стены станции / бетонируют на
глубину Н до 12 м захватками око-
ло 3 м поочередно с каждой стороны
котлована. Чтобы обеспечить точную
установку в проектном положении
арматурных каркасов такой длины и
сплошность стены после бетонирова-
ния, каркасы стыкуют с помощью
направляющих из стального прока-
та. Жесткость арматурных каркасов
во всех плоскостях обеспечивают
дополнительными диагональными
стержнями. В том случае, если в сте-
нах необходимо устроить консоли
для возведения многоярусных пере-
крытий, в каркасе оставляют ниши
с арматурными выпусками. Ниши
можно устроить, заполнив соответ-
ствующее пространство в каркасе
минеральной ватой, обернутой гид-
роизолом, и закрепив с двух сторон
штукатурной сеткой.
В торцовой стене станции устраи-
вают отверстия для вывода (ввода)
щитов перегонных тоннелей. Для это-
го в арматурных каркасах при бето-
нировании очередной захватки за-
кладывают деревянные короба, за-
полненные песком.
Грунт котлована разрабатывают
под защитой железобетонных стен
/, которые в верхней части распи-
рают системой прогонов и расстре-
лов 2 или удерживают грунтовыми
анкерами. После разработки котло-
вана на проектную глубину бетони-
руют лотковую плиту 5, на которую
устанавливают элементы платформы
3 и путевые стены 4. Железобетон-
ный свод 6 возводят с помощью пе-
редвижной металлической опалуб-
ки 7.
Опыт применения способа «стена
в грунте» при возведении несущих
стен платформенного участка стан-
ции в разнозернистых песках с про-
слойками глинистых моренных отло-
жений и включением крупных валу-
нов показал, что при двухсменной
работе' за сутки могут быть забето-
нированы две захватки длиной 6 м
и объемом 60 м3.
Сооружение станций со сквозной
проходкой механизированными щи-
тами. В практике строительства
метрополитена мелкого заложения
принята такая организация работ,
когда проходку перегонных тоннелей
ведут преимущественно закрытым
способом с применением механизи-
рованных щитовых комплексов, а все
станции на пусковом участке соору-
жают одновременно в * открытых
-котлованах, используя высокопроиз-
водительные машины и оборудова-
ние. Это позволяет на отдельных
этапах работ добиться высокой про-
изводительности труда (как правило,
на проходке перегонных тоннелей).
В целом же на пусковом участке
линии производительность труда при
такой организации работ остается
невысокой. Это объясняется отсут-
ствием непрерывного и равномерного
строительного процесса, что исклю-
чает возможность оперативного ре-
шения вопросов об оптимальном со-
отношении подготовительных, основ-
ных и завершающих работ на от-
дельных объектах строящегося уча-
стка линии. На темпах строитель-
ства сказывается и отсутствие строи-
тельного задела на пусковом участ-
203
ке к моменту завершения работ на
предыдущем. Имеются и существен-
ные технологические недостатки та-
кой организации работ. К ним сле-
дует отнести необходимость перио-
дического монтажа и демонтажа
щитовых комплексов на станциях, а
также потребность в значительных
материальных и людских ресурсах,
в большом количестве машин и ме-
ханизмов, поскольку все станции
на пусковом участке линии соору-
жают одновременно. Одновременное
строительство всех станций, распо-
ложенных, как правило, в узлах
важнейших транспортных магистра-
лей города, существенно и на дли-
тельный срок осложняет работу на-
земного городского транспорта.
Решению проблемы интенсифика-
ции строительства метрополитена
мелкого заложения способствует ор-
ганизация работ на пусковом участке
линии по эффективному поточному
методу. Сущность новой технологии
заключается в том, что перегонные
тоннели проходят непрерывно
(сквозная проходка) на всю длину
пускового участка линии, а каждую
станцию на этом участке сооружают
последовательно по мере проходки
перегонных тоннелей. Чтобы при
последовательной схеме сооружения
станций не увеличивать общие сро-
ки строительства пускового Участка,
необходимо существенно сократить
сроки строительства каждой отдель-
ной станции. Этому требованию от-
вечают принципиально новые типы
станций мелкого заложения, разра-
ботанные на кафедре «Тоннели и
метрополитены» ЛИИЖТа. Станции
отличаются от традиционных прежде
всего тем, что в состав элементов
основной конструкции входят тонне-
ли, пройденные перегонными щито-
выми комплексами. Именно это об-
стоятельство способствует сокраще-
нию сроков строительства станции в
открытом котловане.
Последовательность сооружения
одного цз вариантов станции при
сквозной проходке перегонных тонне-
лей была рассмотрена в п. 5.7 (см.
рис. 5.22,6). В определенных усло-
204
виях целесообразно пропустить ме-
ханизированные щитовые комплексы
перегонных тоннелей через односвод-
чатые станции, возведя в этих тон-
нелях опоры из монолитного бетона.
Поточная технология сооружения
станций на пусковом участке при
сквозной проходке перегонных тон-
нелей имеет следующие преимуще-
ства. Работы по сооружению всех
станций выполняет одно специализи-
рованное подразделение, что дает
существенную экономию трудовых
ресурсов, обеспечивает значитель-
ный рост производительности труда
(в 1,5—2 раза), повышает эффек-
тивность использования строитель-
ных машин и оборудования. В усло-
виях, когда на нескольких самостоя-
тельных объектах взаимосвязные ра-
боты выполняет одно мощное строи-
тельно-монтажное управление, от-
крываются широкие возможности
построения автоматизированных си-
стем оперативного управления строи-
тельством, которые охватывали бы
всю производственно-хозяйственную
деятельность строительно-монтажно-
го управления. Поточный метод по-
зврляет осуществить задел на новом
пусковом участке к моменту завер-
шения работ на предыдущем. Воз-
можности новой технологии будут
использованы более полно, если пре-
дусмотреть (продиктованное мест-
ными условиями строительства и
особенностями трассы) сочетание
участков линии, строящихся по по-
точному методу, с участками стан-
ционных комплексов, где параллель-
но будут вестись работы традицион-
ными методами.
Гидроизоляция конструкции. Воз-
веденные открытым способом из
сборного или из монолитного желе-
зобетона конструкции станции изо-
лируют по стенам и перекрытию.
Если станцию возводят в котлова-
не с естественными откосами или
если между стенами котлована и
станции оставлен зазор 0,8—1,2 м,
изоляцию стен выполняют непосред-
ственно по их наружной поверхно-
сти. Если же этот зазор менее 0,8 м,
то гидроизоляцию устраивает по за-
щитной стенке до возведения обдел-
ки. Защитную стенку выполняют из
кирпича, бетонных или железобетон-
ных плиток, асбошиферных листов
или торкрета по металлической сет-
ке. Гидроизоляцию выполняет звено
из 3 чел. Работы ведут с передвиж-
ных подмостей снизу вверх на всю
высоту, соединяя стыки полотен по
длине внахлестку.
Для удержания рулона и пере-
мещения его по стене используют
траверсную подвеску и ручную ле-
бедку. Листы гидроизоляции в соп-
ряжении стен с перекрытием следу-
ет укладывать внахлестку, завора-
чивая концы полотнищ со стены
на перекрытие.
Работы по гидроизоляции пере-
крытия аналогичны работам, выпол-
няемым при изоляции лотка. Затра-
ты труда на 100 м2 изолируемой
поверхности стен двумя слоями стек-
лобита составляют 25 чел.-ч, пере-
крытия — 14 чел.-ч.
По перекрытию станции уклады-
вают защитный слой бетона толщи-
ной 15—20 см, армируя его сталь-
ными сетками. Готовую конструкцию
засыпают грунтом, строго соблюдая
требования, изложенные в п. 4.2.
Особое внимание следует уделять при
выполнении защитного слоя гидро-
изоляции сводчатых перекрытий
станций. При обратной засыпке та-
ких конструкций смещение грунта
по наклонной плоскости вызывает
значительные сдвигающие усилия,
которые могут привести к разрыву
защитного слоя и нарушению гидро-
изоляции.
Завершают работы ликвидацией
стройплощадки, восстановлением до-
рожного покрытия и благоустройст-
вом территории.
К работам по сооружению входов
на станцию можно приступать только
после выполнения обратной засыпки
конструкции вестибюля.
Контрольные вопросы
1.	Каковы основные принципы организа-
ции работ при сооружении односводчатых
станций закрытым способом?
2.	Каковы основные принципы организа-
ции работ при сооружении колонных стан-
ций с прогонами и с клинчатыми перемыч-
ками?
3.	В чем заключаются особенности работ
при сооружении эскалаторных тоннелей?
4.	Какова сущность поточной схемы орга-
низации работ при сооружении станций в
открытом котловане?
5.	Как обеспечивается водонепроницае-
мость тоннельных обделок при закрытом и
открытом способах?
6.	Каковы особенности работ по сооруже-
нию станций метрополитена из монолитного
и сборного железобетона, возводимых откры-
тым способом?
Глава 6
СООРУЖЕНИЕ СТВОЛОВ ШАХТ
6.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Вертикальным шахтным стволом
называют горную выработку, соеди-
няющую тоннель с поверхностью
земли и предназначенную для об-
служивания подземных работ в пе-
риод строительства. Через ствол
шахты осуществляют подъем на
дневную поверхность грунта, спуск
и подъем людей, он также служит
для целей энергоснабжения, венти-
ляции и водоотлива.
По окончании строительства шахт-
ные стволы в большинстве случаев
используют для постоянной эксплуа-
тации метрополитенов или тонне-
лей.
Места расположения стволов обя-
зательно увязывают с принятой сис-
темой вентиляции тоннелей для ра-
ционального их использования в ка-
честве постоянных сооружений. При
строительстве горных тоннелей стре-
мятся использовать площадки с
удобным подъемом, при строитель-
стве метрополитенов выбирают мес-
та, наиболее свободные от город-
ской застройки.
Шахтные стволы располагают, как
правило, на расстоянии 10—20 м от
Рис. 6.1. Конструкция шахтного ствола
206
оси сооружаемого тоннеля. Попе-
речное сечение стволов шахт при
строительстве тоннелей и метрополи-
тенов обычно принимается круглым
чаще всего с внутренним диаметром
в свету 5,1 или 5,6 м и в редких слу-
чаях 7,9 м. Прямоугольная форма
сечения допускается для стволов
шахт временного назначения.
Материалом для обделки стволов
шахт круглого поперечного сечения в
зависимости от горно-геологических
условий может быть монолитный бе-
тон, сборный железобетон и в тяже-
лых горно-геологических условиях —
чугунные тюбинги. При прямоуголь-
ном сечении в качестве материала
используют дерево, иногда сборный
железобетон.
Основными элементами шахтного
ствола являются (рис. 6.1): устье
ствола (оголовник) /, вертикальный
ствол 2, сопряжение ствола с около-
ствольным двором 3, водосборник
(зумпф) 5, околоствольный двор 4.
Устье ствола обычно сооружается в
малоустойчивых грунтах, поэтому
оно должно иметь достаточно надеж-
ную крепь, которая наряду с восприя-
тием горного давления будет также
воспринимать давление от копра,
крана и других механизмов и машин.
При проходке ствола в слабых грун-
тах (рис. 6.2, а) применяется кон-
струкция устья с воротником 1 в виде
железобетонной плиты. Цилиндри-
ческая часть 2 устья при сборной
обделке бетонируется вместе с пер-
вым кольцом тюбингов 3. В более
крепких грунтах (рис. 6.2, б) устра-
ивается устье из нескольких тюбин-
говых колец 6 обделки ствола, при-
крепленных болтами к верхнему
кольцу 4, которое опирается на бе-
тонную подушку 5.
При монолитной обделке
(рис. 6.2, в) сооружается опорный
венец (башмак) 8 в виде уступа, вы-
ше которого располагается устье 7.
Околоствольным двором называют
горизонтальную выработку, примы-
кающую к стволу и расположенную
на уровне сооружаемых тоннелей,
предназначенную для пропуска гру-
зов, передаваемых * с горизонталь-
ных выработок в ствол шахты, а так-
же для вентиляции, водоотлива и др.
В зависимости от расположения
относительно ствола шахты разли-
чают односторонний и двусторонний
околоствольные дворы (рис. 6.3).
Односторонний околоствольный двор
представляет собой выработку диа-
метром 5—6 м (она может быть свод-
чатой формы), располагаемую с од-
ной стороны шахтного ствола. Дву-
сторонний околоствольный двор соо-
ружается с обеих сторон ствола шах-
ты. Длина одностороннего около-
ствольного двора составляет 18—
20 м, а при двустороннем дворе с
противоположной стороны добав-
ляется еще 12—15 м. '
Двусторонний ОКОЛОСТВОЛЬНЫЙ
двор сооружают при больших грузо-
потоках, что соответствует проходке
четырех-пяти тоннельных забоев
диаметром до 6 м. Такие дворы
устраивают у стволов шахт, обслу-
живающих сооружение станций
метрополитенов.
0).
12 3	Ч 5 Б 7
До проходки ствола производится
уточнение геологических и гидрогео-
логических условий сооружения ство-
ла _ шахты, физико-механических
свойств грунта, определение возмож-
ной величины притока воды. Для
этой цели бурят три добавочные раз-
ведочные скважины по вершинам
равностороннего треугольника, опи-
санного вокруг сечения проектируе-
мого ствола.
Место заложения шахтного ство-
ла и способ его проходки выбирают
с учетом инженерно-геологических
условий по трассе тоннеля, рельефа
местности, наличия и расположения
наземных и подземных сооружений.
В подготовительный период строи-
тельства маркшейдерская служба
производит разбивку и вынесение
оси ствола.
В случае сооружения ствола в за-
топляемый паводковыми водами зоне
создают незатопляемую площадку,
на которой предусматривается раз-
мещение всех необходимых устройств
и обеспечение транспортной и теле-
фонной связи. При невозможности
устройства такой площадки устье
шахты поднимают на 1 м выше мак-
симального горизонта паводковых
вод.
о)______Г
1
Рис. 6.3. Схемы околоствольных дворов:
а—односторонний (тупиковый) околоствольный двор; б—двусторонний околоствольный двор; /—клете-
вой подъем; 2—шахтный ствол; 3—лесоспуск; 4—ходок в насосную камеру; 5—путевые съезды; 6—
рельсовые пути; 7—подходная штольня; 8—обходная штольня
207
До начала сооружения ствола в
зависимости от принятого способа
проходки надо выполнить следую-
щие работы: сделать устье ствола
(воротник), соорудить участок ство-
ла для монтажа проходческого обо-
рудования (подвесного полка, уст-
ройств для монтаЖа обделки и по-
грузки грунта) и .смонтировать это
оборудование.
Сооружение устья (воротника) и
верхнего участка ствола следует
осуществлять в открытом котловане.
Котлован разрабатывают с помощью
грейфера и пневматических инстру-
ментов. Возведение сборной или мо-
нолитной обделки на всю высоту
устья необходимо производить с
использованием подвижного крано-
вого оборудования. ,*
6.2.	СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
СХЕМЫ СООРУЖЕНИЯ СТВОЛОВ ШАХТ
В зависимости от устойчивости и
водообильности грунтового массива
различает обычные и специальные
способы сооружения стволов.
в устойчивых грунтах: глинистых,
гравийно-галечниковых, щебенистых
и песчаных, расположенных выше
уровня капиллярного поднятия во-
ды, а также в крепких скальных
грунтах при ожидаемом притоке во-
ды в забое до 50 м3/ч. Проходку
стволов обычными способами глуби-
ной более 50 м в устойчивых грунтах
следует производить при притоках
воды в забой до 8 м3/ч. При соответ-
ствующем технико-экономическом
обосновании можно производить
проходку стволов обычным способом
при притоках воды в забой до 20 м3/ч
с последующим подавлением и до-
ведением притока до 8 м3/ч. Обыч-
ные способы являются основными и
наиболее распространенными.
Специальные способы
сооружения стволов шахт применяют
в рыхлых, неустойчивых или плы-
вунных грунтах, а также при пере-
сечении крепких, трещиноватых во-
доносных грунтов. Выбор способа
проходки стволов шахт специальным
способом следует осуществлять на
основании сопоставления технико-
экономических показателей с учетом
208
различают проходку в крепких грун-
тах с применением буровзрывных
работ и проходку в мягких грунтах,
где разработку ведут с применением
отбойных молотков или пневмо-
ломов.
По глубине шахтный ствол раз-
бивается на звенья, длина которых
в зависимости от устойчивости грун-
тов принимается от нескольких мет-
ров до нескольких десятков метров.
В зависимости от очередности произ-
водства работ в звеньях различают
технологические схемы: последова-
тельную, параллельную, параллель-
но-щитовую и совмещенную.
При последовательной схеме
(рис. 6.4, а) в каждом звене сначала
производят выемку грунта 2, а за-
тем возводят обделку /. По оконча-
нии производят аналогичные работы
в нижнем звене и т. д. Такая схема
сооружения стволов шахт может
быть рекомендована для стволов
глубиной до 100 м, а также в неус-
тойчивых и водоносных грунтах с
применением специальных способов.
При параллельной схеме работы
(рис. 6.4, б) ведут в двух звеньях,
в нижнем производят выемку грун-
та 2 в направлении сверху вниз и
при необходимости устанавливают
временную крепь, в верхнем смежном
звене с подвесного полка 3 снизу
вверх возводят обделку 1. Эту схему
применяют при диаметре стволов
более 4,5 м и глубине ствола более
250 м. Однако в связи со сложностью
работ применение такой схемы огра-
ничено.
При совмещенной схеме (рис. 6.4, в)
возведение сборной обделки входит
в проходческий цикл. По этой схеме
очередное кольцо обделки / монти-
руют одновременно с уборкой грунта
2 из забоя. Простота организации
работ позволяет достигнуть высоких
скоростей проходки. Совмещенная
схема получила небольшое распро-
странение и может быть рекомендо-
вана для сооружения стволов любых
размеров поперечного сечения и глу-
бины.
Сущность параллельно-щитовой
схемы (рис. 6.4, г) заключается в
том, что обделка ствола возводится
одновременно с выемкой грунта свер-
ху вниз. Вместо временной крепи
применяют щит 5 из листовой стали
толщиной 10—20 мм, высотой от 5
до 18 м, который по мере выемки
грунта опускают. Обделку 1 возводят
сверху вниз с подвесного трехэтаж-
ного полка 4. Эта схема сооружения
стволов может быть рекомендована
только при достаточно устойчивых
грунтах. Основным недостатком
этой схемы является большая масса
проходческого оборудования (150—
180 т) и значительный срок его
монтажа (5—6 мес и больше).
6.3.	СООРУЖЕНИЕ СТВОЛОВ ШАХТ
ОБЫЧНЫМИ СПОСОБАМИ
Разработка грунта. Технологичес-
кая схема проходки ствола и соот-
ветствующий ей комплекс проход-
ческого оборудования зависят от
диаметра, глубины ствола и требуе-
мой скорости проходки. Сооружение
неглубокого ствола в обычных ин-
женерно-геологических условиях
осуществляется с применением копра
или без него по последовательной
или совмещенной схеме.
Наиболее прогрессивной является
совмещенная схема с возведением
тюбинговой железобетонной или чу-
гунной обделки или монолитной бе-
тонной ввиду отсутствия в этом слу-
чае временной крепи. Разработ-
ку мягких грунтов (коэффи-
циент крепости до 1,5) при проходке
шахтных стволов производят отбой-
ными молотками.
Разработку грунта ведут по одной
из следующих схем.
Первая схема. Забой разрабаты-
вают в три фазы. Углубляют на
0,5—0,6 м центральную часть забоя
и разрабатывают грунт по всей пло-
щади ствола с оставлением бермы
шириной 0,4—0,5 м у внутренних
граней металлической крепи. Затем
на такую же глубину разрабатыва-
ют второй уступ до полной заходки
в 1 м. Берму и грунт под крепью ра-
нее установленного кольца разраба-
209
Рис. 6.5. Основные схемы расположения шпу-
ров при проходке стволов:
а—с каноническим врубом; б—с цилиндрическим
врубом; в—с пирамидальным врубом; г—с клино-
вым врубом
В)
ружностям, описанным из центра
ствола (рис. 6.5). На первой окруж-
ности с наименьшим диаметром рас-
полагают врубовые шпуры, на по-
следней — оконтуривающие и на
остальных — отбойные. Для увели-
чения коэффициента использования
шпуров глубина врубовых шпуров
должна быть на 15—20 см больше
тывают одновременно с установкой
крепи нового кольца.
Вторая схема. Забой разрабаты-
вают в две фазы — уступами по 0,5 м
без оставления бермы. Под тюбин-
гами ранее установленного кольца
крепи производят выемку грунта в
определенной последовательности.
Тюбинги навешивают сразу же по
мере выемки грунта. После замыка-
ния кольца крепи разрабатывают
остальную площадь забоя. Перебор
грунта за внешней стороной крепи
ствола не допускается.
При наличии притока воды соору-
жают водосборник (зумпф) разме-
ром от 1,ОХ 1,0 до 1,5X1,5 м и глу-
биной не менее 1 м. Зумпф распола-
гают несколько в стороне от бадье-
вого отделения.
Разработку твердых
грунтов (коэффициент крепости
более 1,5) производят с применением
буровзрывных работ. При сооруже-
нии стволов шахт в крепких грунтах
в качестве ВВ используют аммонит
№ 1, скальный аммонал № 3 и дето-
нит М; в грунтах средней крепости —
аммонит № 6 ЖВ, динафталит, а
при механизированном заряжании
шпуров возможно применение гра-
нулитов АС-4В и АС-8В.
В качестве средств взрывания це-
лесообразно применять электродето-
наторы короткозамедленного дейст-
вия (ЭДКЗ) с интервалами замед-
ления 15—125 мс. Расход взрывча-
того вещества для вертикальных
стволов шахт может быть определен
по СНиП или по расчету, а затем
уточнен опытными взрывами.
При/ проходке стволов круглого
сечения в зависимости от их диамет-
ра шпуры обычно располагают по
трем — пяти концентрическим ок-
210
остальных.
Бурение шпуров производится пос-
ле окончания погрузки грунта. Шпу-
ры бурят ручными бурильными ма-
шинами типов ПР-30, ПР-ЗОП,
ПР-ЗОРШ, ПР-25Л и др., а также
с помощью специальных бурильных
установок БУКС-IM, СМБУ-ЗМ и др.
Работы, относящиеся к заряжа-
нию шпуров, состоят из приготовле-
ния патронов-боевиков, спуска
взрывчатых материалов и заряжа-
ния шпуров. Заготовленные патроны-
боевики укладывают в сумки, обши-
тые внутри войлоком, доставляют их
в забой в бадьях отдельно от прочих
взрывчатых материалов. Скорость
движения бадьи не должна превы-
шать 1 м/с. К заряжанию шпуров
приступают после проверки взрывни-
ком соответствия комплекта шпуров
(глубина, направление, число) пас-
порту буровзрывных работ. Монтаж
электровзрывной Сети производят
взрывник и его помощник после
подъема из ствола всех рабочих.
Перед взрыванием зарядов насосы,
грузчики грунта и другое оборудо-
вание должны быть подняты на безо-
пасную высоту.
После взрыва и проветривания
забоя в ствол спускается начальник
смены и взрывник, которые прове-
ряют качество взрыва, наличие воз-
можных повреждений крепи и меха-
низмов, опускают осветительную
люстру и включают насос, затем
опускаются проходчики, которые
устраняют повреждения от взрыва и
опускают в забой проходческое обо-
рудование.
Погрузка и подъем грунта на по-
верхность. Погрузка грунта в ство-
лах производится механическими
пневмогрузчиками грейферного типа,
которые выпускаются с ручным вож-
дением по забою (КС-3) и с меха-
ническим (КС-2у/40, КСМ-2У, КС-1
МА). Пневмогрузчики с ручным
вождением используются при про-
ходке стволов небольшой глубины.
Пневмогрузчик КС-3 (рис. 6.6)
состоит из шестилопастного грей-
фера 4 вместимостью 0,22 м3, пнев-
моподъемника /, водила 3 и пневмо-
систем 2: Его достоинства — низкая
стоимость, небольшой срок подгото-
вительных работ (10—15 мин); не-
достатки — небольшая производи-
тельность (до 15 м3/ч) и сложность
’ручного вождения грейфера массой
900 кг. Пневмогрузчик КС-3 приме-
няют при проходке стволов шахт
глубиной до 150—200 м.
В стволах большей глубины по-
грузка грунта производится погру-
зочными машинами с механизиро-
ванным вождением грейфера.
Подъемная установка при проход-
ке вертикальных стволов шахт слу-
жит для спуска и подъема людей,
подъема грунта, спуска материалов,
спуска и подъема инструментов.
В комплекс оборудования проход-
ческого подъема (рис. 6.7) входят
копер 3, подъемная машина 1 с ка-
натом 2, прицепное устройство 6,
бадья 7, направляющая рамка 5 и
направляющие канаты 4, проходчес-
кий полок 8. Сложность подъема
при сооружении ствола обусловли-
вается постоянно растущей глубиной
ствола, в результате чегр изменяется
режим работы подъема. При соору-
жении стволов применяют двухкон-
цевые или одноконцевые подъемные
установки. При двухконцевой уста-
новке, две бадьи прицеплены к ка-
натам подъемной машины, груже-
ная бадья движется вверх, а порож-
няя — вниз, в это время третья
бадья отцеплена от каната и нахо-
дится в забое под погрузкой.
При одноконцевом подъеме в дви-
жении по стволу находится одна
порожняя бадья, которая опускается
на забой, вторая бадья, отцеплен-
ная от каната, находится под по-
грузкой.
В настоящее время применяются
проходческие бадьи БПС и БПСМ
Рис. 6.6. Пневмогрузчик КС-3
вместимостью 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,3;
3,5; 4,5; 5; 6,5; 8 м3.
Надшахтный копер при сборной
обделке стволов сооружают из тю-
бинговых колец. При монолитной
обделке стволов копер сооружают из
металлического проката с обшивкой.
Временное крепление. При соору-
жении стволов шахт для восприятия
горного давления и изоляции приме-
Рис. 6.7. Комплекс оборудования проходчес-
кого подъема
211
Рис. 6.8. Инвентарная крепь на металли-
ческих кольцах
няется постоянная крепь (обделка).
В случае необходимости устанавли-
вают временную крепь. Применение
только обделки характерно для со-
оружения стволов по совмещенной
схеме производства работ, а приме-
нение временной и постоянной кре-
пи — при последовательной и па-
раллельной схемам работ.
Временная крепь предохраняет
обнаженные стенки ствола от обру-
шения или отслаивания грунта до
возведения обделки. При проходке
стволов со сборной обделкой, когда
углубление забоя производится на
одно кольцо, временная крепь приме-
няется редко. При сооружении ство-
лов по последовательной или парал-
лельной схеме с монолитной обдел-
кой временному креплению подле-
жат значительные участки. Для
крепления стволов круглой формы
используют инвентарную крепь на
металлических кольцах (рис. 6.8).
Обычно кольцо состоит из четырех—
восьми сегментов, изготавливаемых
из швеллерных балок № 16—22, сое-
диненных между собой накладками
и штырями. Нижнее кольцо 4 подве-
шивают к верхнему кольцу на под-
весках Z-образной формы из круг-
лой стали диаметром 25—30 мм,
через 1,5—2 м по периметру
кольца. Расстояние между коль-
цами по вертикали принимают
0,7—1,2 м в зависимости от крепости
грунта. Между кольцами забивают
212
стойки 3 диаметром 10—12 см из
дерева или из стальных труб диа-
метром 100 мм для придания крепи
жесткости в вертикальном направле-
нии. За кольца затягивают доски или
горбыли 1 толщиной 30—50 мм, а
пустоты между затяжкой и стенкой
заполняют грунтом. Верхние концы
крючьев первого кольца каждого
участка заделывают в опорный баш-
мак обделки, а нижние на 0,3—
0,5 м выпускают ниже башмака и на
них подвешивают первое кольцо вре-
менной крепи следующей заходки.
Все сегменты каждого кольца опу-
скают в ствол одновременно. По-
грузку грунта в период возведения
крепи не производят.
В крепких, трещиноватых грунтах
может быть применен набрызгбетон,
который наносится на стенки ствола
с подвесного полка, или анкерная
крепь в сочетании с металлической
сеткой.
Длина участка с временной крепью
не должна превышать 40 м.
Монтаж сборной обделки. В ствол
отдельные тюбинги опускают на
траверсе 5 (рис. 6.9), которая под-
вешена к канату 6 подъемной маши-
ны. У забоя тюбинг 4 освобождают
и перецепляют с помощью траверсы
3 к тросу 2 тельфера 1.
Если на строительстве отсутствует
тельфер, то применяют специальное
устройство для подвески тюбингов
(рис. 6.10), которое состоит из ре-
дукторной лебедки 3 с крановой
стрелой 5 и поворотного круга 4,
расположенных на подвесном полке
2. Тюбинг 7 подают захватом 6 к
месту установки, центрируют оправ-
ками, устанавливают болты и закреп-
ляют их гайками. Полок подвешен
на канатах / к двум пятитонным ле-
бедкам.
В качестве гидроизоляционных
работ выполняются следующие опе-
рации: первичное нагнетание цемент-
но-песчаного раствора за обделку,
третье-четвертое кольцо, контроль-
ное нагнетание цементного раствора
с отставанием от забоя на 8—10 ко-
лец, очистку швов между тюбинга-
ми и их последующую чеканку.
Возведение монолитной бетонной
обделки. Прогрессивная технология
бетонных работ при любой схеме со-
оружения ствола основывается на
применении переносной металличес-
кой опалубки и бетононасосов.
При последовательной
схеме организации работ возве-
дение бетонной обделки производит-
ся после проходки ствола на глуби-
ну звена (25—40 м). В устойчивых
грунтах на дне забоя сооружают
опорный венец (башмак), устраива-
ют настил из досок, на котором
устанавливают первую секцию ме-
таллической опалубки. Опалубка
состоит для удобства спуска и уста-
новки в стволе из отдельных сегмен-
тов, соединяемых болтами; диаметр
ее равняется внутреннему диаметру
обделки ствола, высота чаще всего
составляет 1 м. После проверки пра-
вильности установки секции опа-
лубки ее раскрепляют и простран-
ство между ней и стенками ствола
заполняют слоями бетонной смеси,
которая уплотняется. После оконча-
ния укладки бетона на высоту сек-
ции на нее устанавливают следую-
щую, соединяют их болтами и затем
продолжают возводить обделку. Бе-
тонирование второй и последующих
секций производят с подвесного
двухэтажного полка, на нижнем эта-
же которого находятся рабочие, а
верхний этаж является предохрани-
тельным. При установке всех секций
опалубки временную крепь разби-
рают для повторного использования.
На участке с неустойчивыми грун-
тами допускается оставление вре-
менной крепи в бетоне. Для установ-
ки расстрелов при бетонировании в
обделке оставляются лунки. В опор-
ный венец заделывают крючья для
подвески первого кольца временной
крепи при дальнейшей проходке
ствола.
Разборку опалубки производят
после набора бетоном достаточной
прочности обычно через 3—5 сут.
При параллельной схеме
организации работ сооружают опор-
ный башмак на расстоянии 10—
15 м от забоя. Для этого опускают
Рис. 6.9. Схема подвески тюбингов с помощью
тельфера
натяжную раму, выдвижные пальцы
которой подводят под кольцо вре-
менной крепи. На выдвижные паль-
цы натяжной рамы укладывают
кольцо из таких же балок, как коль-'
цо временной крепи, на них уклады-
Рис. 6.10. Устройство для подвески тюбин-
гов
213
вают поддон из досок толщиной
40 мм, на котором устанавливают
секцию металлической опалубки. На
поддон настилают толь и на него на-
сыпают слой песка толщиной 10—
15 см. Далее за опалубку уклады-
вают бетон, опускают подвесной
двухэтажный полок и возводят об-
делку так же, как и при последова-
тельной схеме работ. Временную
крепь снимают и выдают на поверх-
ность. При параллельной схеме ско-
рость сооружения ствола на 30 %
выше последовательной.
При совмещенной схеме
организации работ по сооружению
ствола шахты бетонную обделку
возводят сверху вниз вслед за
подвиганием забоя, а быстротвер-
деющую бетонную смесь уклады-
вают снизу вверх за передвижную
металлическую опалубку.
Из основных конструкций метал-
лических опалубок наибольшее рас-
пространение получили секционные
опалубки. Секции изготавливают
из листовой стали толщиной 6—8 мм
и усиливают ребрами жесткости из
1 Z
Рис. 6.11. Армировка ствола
214
стальных уголков. Опалубка имеет
поддон, она легко отрывается от бе-
тона с помощью стальных стяжек
(фаркопфов), при этом ее диаметр
уменьшается на 100—200 м, что обес-
печивает перемещение ее по стволу.
Подвешивается опалубка в стволе
на четырех канатах, рабочая высота
ее 3—4 м. Применение указанной
технологии значительно повысило
производительность труда и скорость
возведения обделки ствола шахты.
При параллельно-щито-
вой схеме организации работ
возведение бетонной крепи произво-
дится сверху вниз со значительным
отставанием от забоя. Работы по вы-
емке грунта и возведению монолит-
ной бетонной обделки производятся
одновременно на различной высоте
в стволе/ Схема применима в отно-
сительно устойчивых грунтах и име-
ет более длительный подготовитель-
ный период в связи с монтажом и
демонтажем оборудования по срав-
нению с совмещенной технологи-
ческой схемой.
Возведение набрызгбетонной кре-
пи. Набрызгбетонную или же ком-
бинированную крепь из набрызгбе-
тона, анкеров и металлической сет-
ки применяют в следующих случа-
ях: в обычных инженерноггеологи-
ческих условиях, за исключением
наносов, слабых, рыхлых, сильно-
трещиноватых и выветренных пород,
а также грунтов, склонных к пуче-
нию; при притоке воды не более
8 м3/ч; для обеспечения большей
устойчивости обнаженных грунтов в
забое с обязательным применением
контурного взрывания шпуров.
Для возведения набрызгбетонной
крепи в стволах применяются как
набрызгбетономашины, предназна-
ченные для работы в горизонталь-
ных выработках (БМ-60 и др.), так
и специальные однокамерные маши-
ны типов БМС-ЗМ и БМС-5 для ра-
боты в стволах.
Возведение набрызгбетонной кре-
пи в стволах возможно по одному
из следующих вариантов.
Первый вариант — бункер
для цемента и инертных заполни-
телей, бетономешалка и машина для
нанесения набрызгбетона монтиру-
ются на поверхности земли у ство-
ла. Цемент и инертные заполните-
ли после дозировки из бункера по-
даются в бетономешалку, где пере-
мешиваются, и сухая смесь посту-
пает в машину для набрызгбетона,
а затем в ствол по металлическим
трубам, к которым присоединяется
материальный шланг с соплом.
В этом случае возможно использо-
вание обычных машин камерного
типа (БМ-60, БМ-68 и др.). Досто-
инство варианта — упрощение мон-
тажа и обслуживания оборудования.
Недостатком является сложное регу-
лирование подачи сухой смеси и во-
ды, а также осложнение связи меж-
ду рабочим,обслуживающим сопло,
и машинистом набрызгбетонной ма-
шины, находящимися на различных
горизонтах.
Второй вариант — на по-
верхности монтируют бункер для це-
мента и инертных заполнителей и
бетономешалку. Набрызгбетонную
машину и бак для воды устанавли-
вают на подвесном полке. Загрузка
машины сухой смесью производит-
ся с поверхности по трубам, проло-
женным по стволу. Достоинства ва-
рианта — упрощение регулирования
давления сухой смеси и воды и опе-
ративная связь между обслуживаю-
щими рабочими. Недостаток — за-
громождение подвесного полка и уве-
личение его массы.
Третий вариант — преду-
сматривается применение машины
типа БМС-5, которая загружается
на поверхности земли и опускается
в ствол, где и производится возве-
дение набрызгбетонной крепи. После
опорожнения машину поднимают на
поверхность земли для последующей
загрузки. Выбор варианта органи-
зации работ устанавливается про-
ектом на основании технико-эконо-
мического сравнения.
Армирование ствола. Армирование
ствола производится одновременно
с выемкой грунта и возведением
обделки и входит как составная опе-
рация в проходческий цикл.
Установка расстрелов, устройство
лестничных отделений, прокладка
трубопроводов и кабелей, предна-
значенных для постоянной эксплуа-
тации ствола, выполняются частично
в период проходки и окончательно
после ее завершения.
Армирование ствола (рис. 6.11)
включает установку постоянных
расстрелов <?, монтаж постоянных
трубопроводов 3, 7 и электрокабе-
лей 4, устройство временного лест-
ничного 5 и бадьевого 6 отделений.
Расстрелы устанавливают через 3 м
по высоте; на них укладывают про-
гоны 1 из бревен диаметром 16 см,
по которым 'настилают доски 2 тол-
щиной 50 мм.
После проходки ствола на полную
глубину снимают временное армиро-
вание, сооружают постоянные лест-
ничное и лесоспускное отделения,
устанавливают деревянные провод-
ники (направляющие) для клетей,
завершая постоянную армировку
ствола.
6.4.	ОСОБЕННОСТИ СООРУЖЕНИЯ СТВОЛОВ
ШАХТ СПЕЦИАЛЬНЫМИ СПОСОБАМИ
Проходка и возведение обделки
стволов шахт под защитой водоне-
проницаемой стенки из закрепленных
грунтов или в грунтах, осушенных
способом водопонижения, выполня-
ются в такой же последовательно-
сти и с применением такого же обо-
рудования, как и при обычном спо-
собе производства работ. Проходку
начинают только после окончания
всего комплекса работ по закрепле-
нию грунтов или водопонижению
и после оформления приемочного
акта.
Применение того или иного спо-
соба искусственного закрепления
грунтов вызывает только некоторые
особенности в выполнении отдельных
операций по проходке ствола и воз-
ведению обделки.
Применение искусственного замо-
раживания грунтов. Этот способ за-
ключается в искусственном замора-
живании водоносных грунтов или
215
плывунов (см. п. 3.2), в которых
предусматривается сооружение ство-
ла шахты. Вокруг будущего конту-
ра ствола через всю толщу водонос-
ных грунтов бурят скважины, за-
глубляя их в водоупорный слой на
2—3 м. При отсутствии на глубине,
до которой проходят ствол, водо-
упора бурят несколько скважин в
пределах сечения ствола для обра-
зования подушки из замороженных
грунтов.
Для наблюдения за процессом за-
мораживания бурят контрольные
скважины; гидрогеологические (не
менее двух, одна внутри, другая за
пределами замораживающего конту-
ра) для наблюдения за колебаниями
грунтовых вод и термометрические,
оборудованные термометрами для
измерения температуры грунта. Тер-
мические скважины располагают
между замораживающими колонка-
ми и внешней границей льдопород-
Рис. 6.12. Галерея для распределителя и
коллектора
216
ного ограждения в количестве не
менее 10 % от общего числа замо-
раживающих скважин.
Диаметр гидрогеологических и
термометрических скважин принима-
ют равным 75—100 мм. Производи-
тельность холодильной установки
определяется теплотехническим рас-
четом. Для этого определяют объем
грунта и объем воды, подлежащих
замораживанию отдельно для каж-
дого пласта. Методика расчета при-
ведена в специальных технических
указаниях.
Для бурения вертикальных замо-
раживающих скважин получили
распространение станки вращатель-
ного бурения УРБ-ЗАМ, СБУ-150-
ЗИВ и трубобуровые установки
УЗТ-1, УЗТ-2. В процессе бурения
происходят отклонения скважин от
вертикали, поэтому необходим систе-
матический контроль за их направ-
лением, который осуществляется с
помощью специальных приборов.
Бурение в неустойчивых грунтах
ведется с промывкой скважин гли-
нистым раствором с содержанием
глины от 15 до 40 %. В крупнопо-
ристых и трещиноватых скальных
грунтах используют раствор бенто-
нитовых глин. Вертикальные колонки
при замораживании до 18 м в несвяз-
ных грунтах погружают гидравли-
ческим методом (подмывом) или при
помощи вибромолотов.
Питающие трубы замораживаю-
щих колонок подключают к распре-
делительному рассолопроводу /
(рис. 6.12), отводящие трубы 2 под-
ключаются к коллектору. Распреде-
лительный рассолопровод и коллек-
тор размещаются в галерее 3. Обыч-
но для рассолопровода принимают
трубы диаметром 150—250 мм, про-
кладываемые в траншеях, глубина
которых назначается больше глу-
бины' промерзания грунта. Трубы
укладывают на деревянные подклад-
ки и закрывают теплоизоляционным
материалом, после чего траншею
засыпают грунтом. Оборудование за-
мораживающей станции монтируют
в соответствии с заводскими инст-
рукциями.
При большой мощности водонос-
ных грунтов применяют ступенчатое
замораживание, т. е. вначале замо-
раживают верхнюю часть, а затем
нижнюю часть водоносной толщи.
Этот способ применяют также, если
глубина замораживания должна
быть увеличена в результате появ-
ления новых водоносных пластов или
неустойчивых врдонасыщенных грун-
тов. Тогда верхнюю часть ствола
проходят обычным способом, про-
ходку нижней части в неустойчивых
грунтах производят с предваритель-
ным ступенчатым замораживанием.
Локальный способ заморажива-
ния состоит в частичном заморажи-
вании одного или нескольких водо-
носных пластов небольшой мощно-
сти. При глубоком залегании водо-
носных пластов скважины бурят из
•ствола шахты, при неглубоком — с
поверхности земли; циркуляцию рас-
сола ограничивают.
Проходка шахтных
стволов в искусственно заморо-
женных грунтах имеет свои особен-
ности, так как в замороженном
состоянии водоносные пески и плы-
вуны изменяют свои физико-механи-
ческие свойства и при их разработке
частицы грунта имеют форму линз
с острыми углами.
В песчаных, гравелистых пластах
и в крепких грунтах холод распро-
страняется дальше, чем в глинах,
поэтому диаметр незамороженного
ядра в шахтном стволе в глинистых
грунтах всегда больше незаморо-
женного ядра в песчаных грунтах.
В практике встречаются случаи, ког-
да такой грунт бывает заморожен
по всему сечению ствола.
Глинистые и песчаные грунты раз-
рабатывают отбойными молотками
или специальными лопатами. Сна-
чала на глубину 1 м разрабатывают
зону талых грунтов, а затем произ-
водят отбойку замороженных грун-
тов, продвигаясь от центра к перифе-
рии ствола. Если проморожено все
сечение, то в центре забоя отбойны-
ми молотками делают вруб глубиной
0,5 м и дальше продолжают отбойку
в том же порядке. При разработке
грунта около замораживающих ко-
лонок необходимо соблюдать особую
осторожность.
Буровзрывные работы разреша-
ется применять только в устойчивых
грунтах, причем должна быть обес-
печена целость льдогрунтового ци-
линдра. Работы ведутся методом
мелкошпуровых зарядов. Для буре-
ния шпуров применяют перфорато-
ры, выбор которых производят в за-
висимости от крепости грунта. При
этом для промывки шпуров в замо-
роженной зоне применяют слабый
раствор хлористого кальция.
Врубовые шпуры принимаются
глубиной до 1,5 м, все остальные
шпуры — вспомогательные и оконту-
ривающие (периферийные) бурят от
обделки на расстоянии не менее 0,4 м
и от замораживающих колонок не
менее 1 м. Остающуюся у контура
ствола часть неотбитого взрывом
грунта дорабатывают отбойными мо-
лотками.
При взрывании замороженных
грунтов ВВ не должны изменять
своих свойств при низких темпера-
турах, должны быть малочувстви-
тельными к внешним воздействиям и
развивать необходимую работоспо-
собность. Указанным требованиям
отвечают аммониты. Так, аммонит
№ 6 ЖВ рекомендуется для взры-
вания грунтов средней крепости, а
скальный аммонит — для взрывания
весьма крепких грунтов. В качестве
средств взрывания применяют элек-
тродетонаторы с замедленным взры-
ванием. При большой мощности ус-
тойчивых водоносных замороженных
грунтов следует рассмотреть вопрос
применения метода.гладкого взрыва-
ния оконтуривающих зарядов, при
котором после взрыва достигаются
контуры ствола, близкие к проект-
ным. Кроме того, такое взрывание
обеспечивает меньший сейсмический
эффект,.что очень важно при нали-
чии льдогрунтовой стены.
В случае если грунты представле-
ны наносами с включением отдель-
ных валунов, разделка которых от-
бойными молотками неэффективна,
также применяют буровзрывные ра-
217
боты. При ограничении или невоз-
можности ведения взрывных работ
применяется безвзрывной шпурокли-
новый способ с применением гидро-
клиньев, заключающийся в том, что
в пробуренный шпур вставляются
гидроклинья, раскалывающие валу-
ны или негабаритные куски скалы.
За время проходки ствола шахты
технический надзор обязан следить
за появлением на обнаженных сте-
нах и в забое ствола темных пятен,
которые могут появиться в резуль-
тате проникания рассола из замора-
живающих колонок, а также — за
деформациями замороженных грун-
тов. В угрожающих случаях людей
выводят из забоя.
При появлении в стволе воды ра-
боты останавливают, производят
дополнительное замораживание
грунтов и после пробной откачки
воды производят дальнейшую про-
ходку ствола. В пластичных грун-
тах (глины, мергели) и на контактах
их со скалой стволы проходят заход-
ками 1,5—2 м с немедленным возве-
дением постоянной обделки.
При установке временной крепи
затяжку делают не сплошную, а с
зазорами между досками 5—10 см
для наблюдения за состоянием за-
мороженного массива. Временная
крепь не должна отставать от забоя
более чем на 2 м. Обделку шахтных
стволов, проходимых в заморожен-
ных грунтах, сооружают из чугунных
или железобетонных тюбингов или
из монолитного бетона.
При сооружении монолитной бе-
тонной обделки для приготовления
бетона применяют глиноземистый
цемент или портландцемент марки
не ниже 400. Водоцементное отно-
шение бетона должно быть мини-
мальным и не превышать 0,65. До-
бавка хлористого кальция в разме-
ре 1—2 % к любым цементам сокра-
щает время его схватывания в 2 раза.
Сочетание высокомарочных цемен-
тов с ускорителями твердения, по-
догрев воды и инертных заполните-
лей, повышенный расход цемента —
все это позволяет получить бетон
необходимой прочности.
218
В замороженной зоне ствола, так
же как на земной поверхности в
зимнее время, при среднесуточной
температуре от 0 до +4 °C требует-
ся обеспечить подогрев воды, а бе-
тон — защитить теплоизоляцией пу-
тем применения матов из минераль-
ного войлока и слоя толя, а также
устройством переносных тепляков,
пропариванием и электропрогревом
бетона. Наиболее целесообразным
способом является электропрогрев
бетона.
Поверхность ранее уложенного
бетона прогревают паром, горячей
водой или горячим увлажненным пес-
ком (который после отогрева бетона
удаляют, а бетонную поверхность
обмывают теплой водой), после чего
производят укладку следующего
слоя бетона.
При большом горном и гидроста-
тическом давлениях применяют об-
делки специальных конструкций. При
значительной мощности водоносных
неустойчивых пород и высоком гор-
ном и гидростатическом давлениях
применяют в качестве обделки чугун-
ные тюбинги с заполнением затю-
бингового пространства бетоном или
в особо сложных случаях двойную
(кольцо в кольце) металлическую
обделку с заполнением простран-
ства между кольцами бетоном. Для
лучшей работы тюбингов и бетона
на задней стенке тюбингов делают
приливы. В обделках устраивают
также битумную изоляцию.
Водонепроницаемость — это важ-
ное условие, которому должна удов-
летворять шахтная обделка. В за-
мороженной зоне этому требованию
в наибольшей степени удовлетво-
ряет тюбинговая обделка. Достаточ-
но плотную и малопроницаемую для
воды бетонную обделку можно по-
лучить, когда бетонная смесь имеет
минимальное водоцементное отно-
шение и обеспечивается максималь-
ное ее уплотнение во время укладки
с помощью вибраторов.
В случае агрессивных подземных
вод, содержащих растворы мине-
ральных солей и кислот, следует
применять сульфатостойкие цементы.
После окончания всех работ по со-
оружению ствола шахты прекра-
щают пассивное замораживание и
производят естественное или искус-
ственное оттаивание грунта. Естест-
венное оттаивание грунта протекает
неравномерно, что может привести
к одностороннему возрастанию дав-
ления на обделку и к ее дефор-
мации.
Поэтому целесообразно производить
оттаивание грунта искусственным
способом с постепенным повышением
температуры рассола на 2—3 °C
в сутки. Максимальную температуру
подогретого рассола принимают на
20—50 °C выше естественной темпе-
ратуры грунта. За процессом оттаи-
вания грунта осуществляется конт-
роль через одну из замораживаю-
щих колонок, не включенную в рас-
сольную сеть. После оттаивания за-
мороженных грунтов приступают к
демонтажу холодильного оборудова-
ния и рассольной сети и извлечению
замораживающих колонок. По воз-
можности необходимо извлечь и
обсадные трубы.
После этого скважины тампони-
руют в водоупорных грунтах глиной,
в водоносных — песком и щебнем.
При пересечении нескольких водо-
носных горизонтов и необходимости
их разобщения тампонаж в преде-
лах водоупорных пластов выполня-
ется цементным раствором или жир-
ной глиной.
При сооружении стволов шахт в
условиях мерзлоты можно
также руководствоваться рекоменда-
циями по проходке стволов шахт в
замороженных грунтах. При этом
оголовник ствола, который распола-
гается в зоне сезонного оттаивания,
как правило, сооружают в зимнее
время года.
Применение химического закреп-
ления грунтов (силикатизация и
смолизация). Способ закрепления
грунтов, основанный на применении
растворов жидкого стекла, называют
силикатизацией, а способ, который
основан на применении раство-
роворганических смол,— смолиза-
цией:
Работы по химическому закрепле-
нию грунтов состоят из забивки
инъекторов, подогрева реактивов,
нагнетания растворов и извлечения
инъекторов.
Инъектор (рис. 6.13) представляет
собой колонку стальных бесшовных
труб 3 с внутренним диаметром 25—
38 мм.
Для облегчения забивки в грунт
нижняя часть инъектора снабже-
на коническим наконечником 5; на
высоту 0,5—1 м он имеет перфори-
рованные отверстия 4 диаметром 1 —
2 мм. Верхняя часть инъектора имеет
штуцер 2 для присоединения нагне-
тательного шланга и наголовник 1
для восприятия ударов при погру-
жении.
Инъектор собирают из отрезков
труб длиной 1—2 м. Погружают в
грунт инъекторы пневматическими
отбойными молотками или дизель-
молотами копровых установок. При-
менять вибраторы нельзя в связи с
местным уплотнением грунтов. Глу-
бина погружения в песках достигает
10—12 м. При необходимости закреп-
ления грунтов, залегающих на боль-
шой глубине, бурят скважины, а за-
тем забивают инъекторы. Закреп-
ляющие растворы, подогретые до
температуры +40 °C, нагнетают под
давлением насосами производитель-
ностью 5—10 л/мин.
г
уууууууЛ^'уууууууу)


Рис. 6.13. Инъектор для химического закреп-
ления грунтов
219
Применение цементации и биту-
мизации. При проходке ствола шах-
ты в сильнопористых и трещинова-
тых грунтах наблюдаются большие
притоки воды в ствол. В этих случаях
трещины и поры, по которым посту-
пает вода через скважины, необхо-
димо заполнять тампонирующим
материалом. В зависимости от на-
гнетаемого в скважины материала
различают цементацию или битуми-
зацию. Тампонирование грунта бы-
вает предварительное для проходки
ствола и последующее после проход-
ки ствола, служащее для уплотне-
ния обделки или укрепления грунта
за обделкой. Тампонажные раство-
ры можно нагнетать через скважи-
ны, пробуренные с поверхности
земли или из забоя ствола, что
определяется на основании технико-
экономических расчетов.
Предварительная це-
ментация грунтов. Сущест-
вуют два способа нагнетания цемент-
ного раствора — циркуляционный и
зажимной. При циркуляционном спо-
Рис. 6.14. Схема предварительной цемента-
ции грунта с поверхности земли
220
собе раствор нагнетается под по-
стоянным давлением, несколько пре-
вышающим гидростатическое дав-
ление подземных вод, при этом часть
раствора, не поглощенная трещина-
ми, возвращается. При зажимном
способе весь цементный раствор по-
глощается грунтом; это требует не-
прерывного увеличения давления
для его нагнетания.
В скальных трещиноватых грун-
тах, а также гравелистых с крупно-
стью зерен более 2 мм, чистых от
песчано-глинистых примесей, при
притоке воды до 80 м^/сут применя-
ется предварительный тампонаж.
В случае предварительной цемен-
тации грунта с поверхности
земли (рис. 6.14) вокруг буду-
щего ствола 1 бурят скважины 2,
которые должны пересечь грунты 3,
подлежащие цементации, и заглу-
биться в водоупор на глубину 2—
5 м. Скважины располагают по
окружности диаметром на 4—5 м
больше диаметра ствола шахты в
проходке на расстоянии 2—3 м одна
от другой. При глубине скважины до
100 м дцаметр устья скважин прини-
мается 145 мм, а при глубине сква-
жины до 300 м — 269 мм.
Скважины бурят станками вра-
щательного действия ЗИФ-300,
ЗИФ-650 и др. на полную глубину
или последовательно на определен-
ную заходку. Чаще цементацию грун-
тов с поверхности земли проводят
зонами, глубину которых определяют
для каждых конкретных условий.
В зимнее время грунты, подлежа-
щие цементации, должны иметь тем-
пературу не ниже +1 °C, а раствора
(у устья скважины) не ниже +5 °C.
Предварительная цементация
грунта из забоя ствола
(рис. 6.15) производится на глубину
15—20 м. Предварительно в забое
ствола сооружают бетонную (тампо-
нажную) подушку /, через которую
бурят скважины 2, в устье которых
устанавливают кондукторы диамет-
ром 108 мм. Если необходимо уста-
новить обсадные трубы, диаметр
скважины под них принимается
55 мм.
Тампонажные подушки плоской
или сферической формы укладывают,
не доходя 2—3 м до водоносных
грунтов для предотвращения про-
рыва воды в ствол.
Тампонажные скважины в забое
ствола располагают по окружности
диаметром на 0,5—1,0 м меньше диа-
метра ствола шахты в свету.
Цементационные скважины из за-
боя ствола бурят перфораторами,
буровыми агрегатами или буровыми
станками.
При сооружении стволов в зоне
зацементированных грунтов сначала
разрушают тампонажную подушку,
а затем дальнейшие работы произ-
водят с применением буровзрывного
способа.
С целью сохранения зацементи-
рованных грунтов от нарушений сле-
дует соблюдать особые меры пред-
осторожности, так, например, глуби-
ну шпуров принимать не более
1,5 м, оконтуривающие (периферий-
ные) шпуры бурят вертикально,
располагая их от стенки ствола при
крепких грунтах не ближе 0,4 м.
Величину заряда взрывчатого веще-
ства для грунтов с коэффициентом
крепости f=3-=-4 надо принимать
до 0,4—0,6 кг/м3, при f=54-6—
не более 0,6—0,8 кг/м3 и при f =
=84-10 — не более 0,8—1,0 кг/м3.
Шпуры следует взрывать с замед-
лениями.
Последующая цемен-
тация. Она заключается в нагне-
тании цементного раствора за обдел-
ку пройденного ствола через специ-
альные трубки, установленные в
обделке.
Последующую цементацию при-
меняют для устранения или сниже-
ния притоков воды, поступающей в
шахтный ствол, упрочнения обделки,
уплотнения и упрочнения грунтов,
заполнения тампонажным раствором
пространства между обделкой и грун-
том.
Последующую цементацию произ-
водят в зависимости от гидрогеоло-
гических условий и степени дефор-
мации обделки. При большой длине
ствола шахты ее разбивают на от-
Рис. 6.15. Схема цементации грунта из
забоя шахтного ствола
дельные участки высотой 15—25 м,
которые подлежат последующей це-
ментации. Шпуры (скважины) диа-
метром 60 мм бурят через обделку
рядами в шахматном порядке на рас-
стоянии 1,5 м друг от друга на глу-
бину 0,5—1,0 м. Затем в них заде-
лывают направляющие патрубки
(кондукторы).
Бурение шпуров и 'нагнетание
тампонажного раствора производят
с подвесного полка, а при наличии
постоянной армировки — с полков,
настилаемых на расстрелах. Для по-
следующей цементации применяют
цементно-песчаные, цементно-сугли-
нистые и цементно-суглинисто-пес-
чаные растворы.
Битумизация грунтов.
Битумизация применяемся в грунтах,
имеющих пустоты или трещины раз-
мером не менее 3 мм (не заполнен-
ные рыхлым материалом), с коэффи-
циентом фильтрации более 80 м/сут.
Предварительную битумизацию
грунта производят с поверхности
земли или из Забоя ствола шахты
на всю мощность водоносных трещи-
новатых грунтов или отдельными
заходками.
221
Работы, связанные с битумизацией
трещиноватых грунтов, выполняются
в определенной последовательности:
бурение скважин, монтаж оборудо-
вания скважин, приготовление би-
тума, нагнетание битума в трещины
или пустоты грунта.
Серьезным недостатком способа
битумизации является то, что битум,
будучи даже в твердом состоянии,
не теряет своей пластичности, поэто-
му при определенном внешнем дав-
лении он начинает течь и выдавли-
ваться из трещин. В связи с этим
применять предварительную битуми-
зацию для тампонирования трещин
и пустот, заполненных водой, при
гидростатическом давлении свыше
0,20 МПа не рекомендуется. Можно
применять последующую битумиза-
цию для тампонирования трещин и
пустот за обделкой ствола.
Применение водопонижения. В ре-
зультате откачки воды в водоносном
пласте образуется депрессионная
воронка, вершина которой должна
находиться ниже забоя ствола шах-
ты. В этом случае проходка ствола
производится в осушенном грунте.
Полное осушение достигается лишь
в скальных трещиноватых грунтах.
При искусственном понижении
уровня подземных вод над водоупор-
ным пластом всегда остается неко-
торая толща неосушенного грунта.
Для ее пересечения стволом необ-
ходимо применить другие средства
осушения, например, иглофильтры
или специальные способы проходки
с использованием забивной крепи.
При проходке стволов в этих усло-
виях следует соблюдать дополни-
тельные меры предосторожности —
величину участка ствола с времен-
ной крепью в неустойчивых грунтах
принимать до 3 м; в устойчивых
трещиноватых водоносных грунтах в
стволе предусматривать резервную
водоотливную установку. При под-
ходе забоя к контакту неустойчивых
пород с водоупором необходимо при-
менять забивную крепь в сочетании
с водоотливом, так как полного осу-
шения водопонижением не дости-
гается.
222
Как самостоятельный способ ис-
кусственное водопонижение при про-
ходке шахтных стволов применяется
очень редко.
6.5.	СООРУЖЕНИЕ СТВОЛОВ ШАХТ
С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ВИДОВ КРЕПИ
В водонасыщенных неустойчивых
грунтах, подстилаемых глинами или
суглинками, иногда бывает целесо-
образным отказаться от сооружения
стволов шахт с предварительным ис-
кусственным закреплением грунта и
применить забивную или опускную
крепь.
В зависимости от гидрогеологи-
ческих условий участка применяют
деревянную или стальную забивную
крепь.
Деревянная забивная крепь
(шпунт). Различают два вида дере-
вянной крепи: прямую (вертикаль-
ную) и косую. Один ярус комплекта
шпунтов, забитых по всему контуру
ствола, называют «посадом».
Забивную крепь применяют в сле-
дующих случаях: вертикальную, ког-
да мощность водоносных грунтов со-
ставляет 3—4 м, косую при мощности
водоносных грунтов 1,2—1,5 м; когда
водоносные грунты залегают на глу-
бине до 20 м; когда подошвой не-
устойчивых грунтов являются водо-
непроницаемые грунты (глины) мощ-
ностью не менее 1 м при вертикальной
и 1—2 м при косой забивной крепи;
при отсутствии в неустойчивых грун-
тах включений гальки и валунов;
при отсутствии напорных вод. Этот
способ целесообразно также приме-
нять в грунтах, хорошо отдающих
воду.
Вертикальную забивную
крепь наиболее целесообразно при-
менять в случаях, когда водоносные
грунты можно пересечь одним поса:
дом шпунтов. Деревянный шпунт
изготавливают из сосновых или ду-
бовых досок толщиной 50—100 мм и
шириной 150—200 мм. Длина его
принимается в зависимости от спосо-
ба забивки от 2 до 6 м (6 м при меха-
нической забивке) и должна быть
на 1—2 м больше мощности водонос-
ного пласта. Наибольшая мощность
слоя водонасыщенных грунтов, про-
ходимых за один посад вертикаль-
ной крепью, составляет 3—4 м.
Если забивка шпунта предусмат-
ривается из забоя, работы выпол-
няют в следующем порядке
(рис. 6.16). В грунтах, расположен-
ных выше водонасыщенных пластов,
ствол шахты проходят обычным спо-
собом. При этом внутренние размеры
обделки участка ствола /, располо-
женного выше забивной крепи, дол-
жны быть больше проектных разме-
ров ствола 4. Между забоем ствола
и водоносным пластом оставляют
слой грунта естественной влажности
толщиной 0,5—0,7 м, на котором
укладывают два направляющих
кольца 3 из швеллеров № 18—20.
Внутреннее кольцо имеет наружный
диаметр, равный диаметру ствола
шахты в проходке. В кольцевом про-
межутке между направляющими
кольцами 3 устанавливают верти-
кально шпунты 2. Шпунты с метал-
лическими наголовниками плотно
подгоняют один к одному и забивают
заходками по 20—50 см, перемеща-
ясь по контуру ствола. Для забивки
применяют молоты или вибропогру-
жатели. По мере забивки шпунтов j
грунт из‘забоя вынимают на столь-
ко, чтобы концы шпунтов не были
обнажены. Промежуточные кольца
устанавливают через 1 —1,2 м и тща-
тельно раскрепляют. Если не удается
перекрыть всю толщу неустойчивых
грунтов одним посадом, внутри него
укладывают другие два направляю-
щих кольца и забивают второй по-
сад и т. д. При забивании каждого
нового посада происходит соответ-
ствующее сужение сечения ствола
шахты, что является крупным недо-
статком данного способа.
После заглубления шпунта в под-
стилающий водоупорный грунт на
глубину не менее 1 м сразу же по все-
му периметру возводят обделку ство-
ла, при котором элементы забивной
крепи не извлекают.
Рис. 6.16. Вертикальная забивная крепь в
стволе
Косую забивную крепь приме-
няют только для проходки шахтных
стволов круглого сечения/ Длину
шпунтов принимают до 1,6 м и боль-
ше в зависимости от мощности во-
донасыщенных грунтов. Сущность
способа заключается в следующем
(рис. 6.17): на опорные брусья 2
укладывают двутавровые балки 1
№ 45—55. По внешнему контуру
крепи устанавливают направляю-
щее кружало 3 и к балкам 1 подве-
шивают первое металлическое коль-
цо 4 из швеллеров № 18—20. Затем
забивают наклонно под углом 70—
75° к горизонту деревянные шпунты
5, после чего разрабатывают грунт
первого яруса. Затем забой закреп-
ляют досками, собирают металли-
ческое кольцо, соединяют его Z-
образными подвесками 6 с первым
кольцом и устанавливают стойки-
распорки. Вокруг второго кольца
забивают шпунты следующей заход-
ки, и цикл работ повторяется. При
этом способе поперечное сечение
Рис. 6.17- Косая забивная крепь в стволе
крупного сечения
223
ствола с глубиной не уменьшается.
По окончании проходки участка
ствола возводят обделку, оставляя в
ней косую забивную крепь. Однако
деревянная забивная крепь обладает
малой устойчивостью, водоносные
грунты перекрываются ею недоста-
точно надежно, а работы по забивке
шпунтов проходят медленно, поэто-
му такую крепь применяют ограни-
ченно.
Стальная забивная крепь (шпунт).
Стальной шпунт применяют для про-
ходки водоносных грунтов мощно-
стью до 12м.
В СССР изготавливаются следую-
щие типы стальных шпунтов: плос-
кие ШП-1 (рис. 6.18, а), корытные
ШК-1 (рис. 6.18,6) и зетового про-
филя ЩД-З (рис. 6.18, в). В практи-
ке строительства наиболее часто при-
меняют шпунты плоской формы
ШП-1 длиной до 17 м. Стальные
шпунты являются инвентарными и
используются многократно. Погру-
жение шпунтов осуществляется с по-
мощью вибраторов или вибромоло-
тов.
Для обеспечения вертикальной
забивки шпунтов устраивают дере-
вянные или стальные направляю-
щие, которые располагаются в два
яруса.
Погружение отдельных шпунтин
производится равномерно небольши-
ми заходками 0,3—0,5 м.
К выемке плывуна разрешается
приступать только после заглубле-
ния шпунтового ограждения в водо-
упор не менее чем на 0,5 м. Выемку
осуществляют при помощи грейфера
или вручную с помощью бадей. По
мере выемки грунта через каждые
0,7—1 м подвешивают кольца из
швеллеров № 20—24 по типу времен-
ной крепи. При обнаружении между
шпунтами щелей их тщательно ко-
нопатят во избежание выноса грунта.
Разработку забоя £едут с опере-
жающим водосборным колодцем.
После выемки грунта на всю глуби-
ну шпунтового ограждения в вод<
упоре устанавливают опорный венец,
а затем возводят обделку ствола с
постепенной разборкой раскрепляю-
щих колец. По завершении этих
работ стальной шпунт извлекают. В
сложных инженерно-геологических
условиях стальной шпунт оставляют
в качестве конструктивного элемен-
та бетонной обделки ствола.
Применение опускной крепи.
Опускную крепь применяют при
проходке стволов шахт в водонос-
ных неустойчивых грунтах при сле-
дующих условиях: мощности водо-
насыщенных грунтов до 10 м; напоре
вод водоносного пласта до 10 м вод.
ст.; отсутствии включений в прохо-
димых грунтах (валунов с размером
в поперечнике более 10 см); под во-
доносными грунтами должен зале-
гать пласт водоупора мощностью
не менее 3 м; глубина залегания во-
донасыщенных грунтов не должна
превышать 30 м от поверхности
земли.
Опускная крепь обычно круглой
формы и состоит из двух основных
частей: режущего башмака и стенок.
Режущие башмаки изготавливают
из чугуна или железобетона. На ре-
жущем башмаке возводят стенки
опускной крепи, которые могут быть
бетонными, железобетонными, чу-
гунными или стальными. Бетонную
опускную крепь применяют при глу-
бине залегания неустойчивых грун-
тов до 20 м. При большей мощности
неустойчивых грунтов применяют
железобетонную или металлическую
опускную крепь. Стенки бетонной
или железобетонной крепи в верти-
кальном направлении связывают с
режущим башмаком стальными ан-
керными болтами.
Монолитная опускная железобе-
тонная крепь — это цилиндр, высота
224
которого принимается равной глу-
бине погружения ее до проектной
отметки.
Опускную крепь из тюбингов со-
бирают на всю длину или только час-
тично с последующим наращивани-
ем во время проходки ствола; режу-
щий башмак изготавливают из сре-
онных наискось тюбингов.
Производство работ при примене-
нии опускной крепи зависит от глу-
бины залегания водоносных грунтов.
При залегании их непосредственно
у земной поверхности снимают рас-
тительный слой и вместо него насы-
пают и утрамбовывают слой крупно-
зернистого песка, гравия или щеб-
ня. Затем в радиальном направле-
нии укладывают 15—25 деревянных
брусьев, соединяя их между собой
(в центре) скобами. На брусьях мон-
тируют режущий башмак и возводят
на некоторую высоту стены опуск-
ной крепи. Для направления крепи
во время опускания вокруг нее уста-
навливают вертикальные брусья,
укрепляемые подкосами.
При залегании водоносных грун-
тов на глубине более 4 м от поверх-
ности предварительно в пределах
устойчивых грунтов разрабатывают
котлован глубиной примерно 3 м и
сооружают железобетонный оголов-
ник внутренним диаметром на 20—
40 см больше наружного диаметра
опускной крепи. На дне котлована
укладывают слой крупнозернистого
песка, гравия или щебня, на котором
укладывают деревянные брусья, мон-
тируют режущий башмак и соору-
жают опускную крепь. Для направ-
ления крепи при ее опускании к
стенкам оголовника прикрепляют
вертикальные брусья.
Для опускания крепи под дейст-
вием собственного веса монтируют
комплекс подъемно-транспортного
оборудования (рис. 6.19)—кран-
укосину 7 с бункерной эстакадой 5.
Внутри крепи 10 по расстрелам
устанавливают прочные настилы <?,
бадьевое отделение 6, лестницы 9;
на нижней полке монтируют вре-
менную насосную установку 2. Опус-
кание крепи производят следующим
8 Зак. 1489
Рис. 6.19. Схема проходки ствола с приме-
нением опускной крепи
образом: из-под режущего башма-
ка вынимают или вырубают опорные
брусья; под действием собственного
веса крепь, скользя по направляю-
щим брусьям 5, прикрепленным к
оголовнику 4, врезается в грунт.
Опускание крепи можно осуществ-
лять с откачкой воды из забоя и
без откачки. В неустойчивых грунтах
при отсутствии напорных вод и твер-
дых включений значительных разме-
ров применяют первый способ опус-
кания крепи. Без откачки воды из
ствола опускание крепи производят
при напорных водах и неустойчивых
грунтах с большим притоком воды.
Грунт на поверхность в этом случае
выдают грейфером или гидроэлева-
тором.
При проведении ствола шахты с
откачкой воды забой разрабатывают
от центра к периферии ствола с
устройством опережающего на 0,8—
1,0 м водосборного колодца /. Грунт
из забоя должен выниматься так,
чтобы лезвие режущего башмака на-
ходилось всегда ниже уровня забоя
на 0,5—1,0 м. Встречающиеся ва-
луны разрушают в забое взрывами
225
Рис. 6.20. Вдавливание опускной крепи
небольших зарядов ВВ или с по-
мощью гидроклина.
Для уменьшения трения между
внешней поверхностью опускной кре-
пи и грунтом через отверстия в ре-
жущей грани башмака в простран-
ство между опускной крепью и грун-
том подают воду, пар, сжатый воз-
дух или нагнетают глинистый рас-
твор.
При применении опускной крепи с
откачкой воды в качестве дополни-
тельной нагрузки можно использо-
Рис. 6.21. Схема погружения крепи в тиксо-
тропной рубашке
226
вать металлические слитки, бетон-
ные блоки, мешки с песком и др.,
которые укладывают внутри опуск-
ной крепи на специально устроенные
настилы. Если принятых мер недо-
статочно, то при сборной опускной
крепи можно перейти к принудитель-
ному вдавливанию ее гидравличес-
кими домкратами (рис. 6.20). В этом
случае усиливают оголовок /, заде-
лывают в него двутавровые балки 2
и устанавливают под них гидравли-
ческие домкраты 3. Под действием
домкратов крепь 4 опускается. После
этого производят разработку забоя
и наращивают кольца крепи под
домкратами.
Отклонение опускной крепи от вер-
тикального положения устраняют
увеличением нагрузки на отстаю-
щую сторону; выемку грунта в забое
при этом производят с этой же сто-
роны при одновременной подкладке
брусьев под режущий башмак с про-
тивоположной стороны.
После внедрения режущего баш-
мака на глубину 1—2 м в водоупор-
ный грунт удаляют пригруз, под
башмак подводят отрезки швелле-
ров и кольцевое пространство между
крепью и оголовником ствола запол-
няют цементно-песчаным раствором.
После этого при моно; итной обделке
в водоупорном грунте ствол углуб-
ляют на 3—4 м, сооружают опорный
венец и производят бетонирование
до башмака опускной крепи.
При сборной обделке разбирают
башмак и продолжают проходку
ствола обычным способом.
Погружение опускной крепи в тик-
сотропной рубашке. Тиксотропная
рубашка представляет собой раствор
глины в воде, которым заполняют
зазор между наружными стенами
опускной крепи и грунтом. Тиксо-
тропный раствор снижает силы тре-
ния опускной крепи о грунт, удер-
живает стенки горной выработки от
обрушения и снижает водопрони-
цаемость грунта за счет проникания
в нее глины.
Для приготовления тиксотропного
раствора применяют бентонитовые
глины, а при отсутствии их — мест-
ные глины, пригодность которых
определяют лабораторными испы-
таниями.
Работы по сооружению ствола
шахты способом погружения крепи
в тиксотропной рубашке выполня-
ются следующим образом (рис. 6.21).
До начала проходки сооружают
оголовник 5 ствола, в котором за-
крепляют двутавровые балки 6 с
упорами 7 для домкратов и монти-
руют опускную крепь 3 с ножевым
кольцом 2. Затем устанавливают
гидравлические домкраты <$, заглуб-
ляют крепь и внутри нее монтируют
подвесной полок 4. Диаметр ноже-
вого кольца на 15—20 см превышает
диаметр опускной крепи и таким
образом при заглублении крепи
между ней и грунтом образуется
зазор. Пространство между тюбин-
говой крепью и стенками грунта за-
полняется тиксотропным раствором.
В забое ствола грунт разрабатывают
грейфером 1. На поверхности земли
грунт разгружают в бункер, затем
грузят в автосамосвалы и транспор-
тируют в отвал. Одновременно с
разработкой грунта, гидравлические
домкраты вдавливают опускную
крепь, так как собственного веса
крепи из тюбингов для вдавливания
недостаточно. Положение крепи про-
веряется через 1 м погружения.
Смещения и перекосы устраняются
теми же гидравлическими домкрата-
ми. После разработки грунта и по-
гружения опускной крепи на 1 м при
помощи крана монтируют следующее
кольцо обделки из тюбингов.
После проходки неустойчивых
грунтов опускной крепью ножевое
кольцо необходимо погрузить в ус-
тойчивые грунты на глубине не менее
1 м. Зазор между оголовником и
опускной крепью бетонируется. За-
тем откачивается вода из ствола и
демонтируется ножевое кольцо. Да-
лее проходка ствола ведется обыч-
ным способом.
Достоинство этого способа за-
ключается в том, что тиксотропная
рубашка позволяет вести проходку
в водоносных грунтах на глубину
до 75 м.
8*
6.6.	СООРУЖЕНИЕ СТВОЛОВ ШАХТ
ПОД СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ
В неустойчивых водоносных грун-
тах и при гидростатическом давле-
нии в исключительных случаях,
когда другие способы проходки
применить нельзя, может применять-
ся при соответствующем обоснова-
нии проходка стволов под сжатым
воздухом. При этом максимальное
давление воздуха в зоне работы Л1б-
дей не должно превышать 0,2 МПа
(2 кгс/см2), т. е. гидростатическое
давление на уровне забоя должно
быть не более 20 м.
Сущность способа заключается в
том, что сжатым воздухом вода,
находящаяся в грунте, отжимается
в глубь массива, в результате чего
грунты осушаются и становятся
устойчивыми.
Применяют два способа проход-
ки стволов под сжатым воздухом:
опускным кессоном и кессоном с не-
подвижным потолком.
Проходка опускным кессоном вы-
полняется следующим образом. В
Рис. 6.22. Схема проходки ствола опускным
кессоном
227
оголовнике 4 (рис. 6.22) из железо-
бетона сооружают цилиндрическую
рабочую камеру (кессон) 6 с потол-
ком, расположенным на высоте
2,5—3,0 м от режущей кромки ножа.
Выше кессона бетонируют или соби-
рают обделку ствола на высоту,
удобную для производства работ.
Для сообщения кессона с поверх-
ностью укрепляют в потолке метал-
лическую трубу 5, которая получила
название шахтной трубы. На верхнем
обрезе шахтной трубы монтируют
шлюзовой аппарат 2, который пред-
назначен для входа и выхода в рабо-
чую камеру людей и доставки ма-
териалов. Грунт разрабатывают от-
бойными молотками послойно тол-
щиной 0,2—0,3 м. Бадьи с грунтом
поднимают через шлюзовой аппарат
2 и разгружают в бункер 5, примы-
кающий к копру 1. Одновременно с
проходкой наращивают сверху об-
делку ствола, которая при опускании
кессона скользит по деревянным
брусьям оголовника 4. После опус-
кания кессона 6 на несколько метров
вместе с кессоным шлюзовым аппа-
ратом 2 наращивают шахтные трубы
5 (без снижения давления в рабочей
камере). Кессон опускается под дей-
ствием собственного веса; увеличи-
вают его вес теми же способами, что
и для опускной крепи и, кроме того,
путем заполнения водой ствола выше
потолка камеры. После проходки
неустойчивых грунтов ниже ножа
кессона сооружают опорный венец,
выпускают сжатый воздух, демонти-
руют шлюзовой аппарат и разбира-
ют потолок рабочей камеры. Даль-
нейшую проходку ствола производят
обычным способом.
Проходку кессоном с неподвиж-
ным потолком применяют, когда
опускной кессон оказался зажат и
остановлен или при проходке ствола
под сжатым воздухом вблизи зда-
ний и сооружений (рис. 6.23). Не-
подвижный железобетонный пото-
лок 2 устраивают в крепи ствола
выше водоносного горизонта и мон-
тируют шлюзовой аппарат на шахт-
ной трубе I или непосредственно на
потолке. Ниже потолка образуется
228
Рис. 6.23. Схема проходки ствола кессоном
с неподвижным потолком
рабочая кессонная камера 5, объем
которой по мере проходки ствола
становится больше, а расход воздуха
увеличивается.
В зоне сжатого воздуха произво-
дят проходку так же, как и в преды-
дущем случае. Затем сооружают
монолитную железобетонную крепь.
Для ускорения проходки целесооб-
разно применять железобетонные
или чугунные тюбинги.
По достижении водоупора кессон
ликвидируют. Все работающие в кес-
соне должны знать и выполнять
правила безопасности производства
работ под сжатым воздухом.
6.7.	ПРОХОДКА СТВОЛОВ ШАХТ БУРЕНИЕМ
Бурение шахтных стволов явля-
ется наиболее технически совершен-
ным и прогрессивным способом про-
ходки, позволяющим комплексно
механизировать и максимально авто-
матизировать все процессы по соо-
ружению стволов без пребывания лю-
дей под землей.
В настоящее время можно надеж-
но бурить стволы в любых даже в
слабых неустойчивых грунтах. Не-
достатками этого способа являются
трудность обеспечения вертикально-
сти глубоких стволов и громоздкость
бурового оборудования. Препятст-
вием для бурения являются также
включения валунов в несвязных
грунтах и наличие пластов креп-
ких грунтов.
В грунтах слабой и средней кре-
пости для бурения шахтных стволов
применяют буровые установки вра-
щательного бурения типа УЗТМ.
Бурение ствола установкой
УЗТМ-6,2 выполняется в две или
три фазы в зависимости от крепости
грунтов. Во всех случая?; сначала
бурят по оси ствола передовую сква-
жину диаметром 1,2 м. При пересе-
чении грунтов средней крепости рас-
ширяют направляющую скважину
до диаметра 3,6 м, а затем произво-
дят расширение до диаметра 6,2 м.
Подготовительные работы к буре-
нию установкой УЗТМ-6,2 (рис. 6.24)
заключаются в следующем. Устраи-
вают оголовник 10 и монтируют
стальной копер 1. Для монтажа рас-
ширителей копер снабжен двумя кон-
сольными поворотными кранами 5,
расположенными над опорами 9 и
14 для расширителей диаметром со-
ответственно 6,2 и 3,6 м.
Опоры, а также платформа 13 для
перекрытия устья ствола перемеща-
ются по рельсовым путям. На копре
устанавливают буровое оборудова-
ние: лебедку 6, ротор 7, тали 2 грузо-
подъемностью 250 т, буровую колон-
ну 5 с вертлюгом 4 и тройником 8
для отвода пульпы. Подготавливают
отстойники, желоба и трубопроводы
циркуляционной системы для глини-
стого раствора и пульпы.
Бурение ствола установкой в мяг-
ких грунтах выполняется в две фазы:
после бурения передовой направляю-
щей скважины 12 диаметром 1,2 м
разбуривают расширителем 11 сква-
жину сразу до проектного диаметра
ствола 6,2 м.
На первой фазе бурения чистый
глинистый раствор нагнетается на-
сосом через колонну буровых труб и,
выходя из долота, омывает шарош-
ки и забой скважины. После это-
го раствор, насыщенный частицами
разрушенного грунта (шламом), под-
нимается по кольцевому простран-
ству между колонной и стенками
скважины вверх (прямая промывка).
При расширении осуществляется об-
ратная промывка, т. е. чистый рас-
твор поступает по кольцевому про-
странству в забой скважины, а затем
вместе со шламом подается сжатым
Рис. 6.24. Схема бурения стволов шахт уста-
новкой УЗТМ-6,2
воздухом по буровым трубам на по-
верхность, где по шлангам поступа-
ет в помещение очистки глинистого
раствора. Глинистый раствор насы-
щает стенки ствола и удерживает
их от обрушения. В процессе буре-
ния ведется постоянное наблюдение
за консистенцией и другими харак-
теристиками глинистого раствора.
В водонасыщенных грунтах с боль-
шими коэффициентами фильтрации
в раствор вводят химические добав-
ки, способствующие его загущению.
При бурении в грунтах средней
крепости промывку осуществляют
чистой водой. По окрнчании буре-
ния и промывки ствола поднятый
буровой инструмент демонтируют и
при помощи грузоподъемного обору-
дования копра монтируют обделку
ствола из чугунных и железобетон-
ных тюбингов или стальных колец
погружным или секционным спосо-
бом.
Погружной способ приме-
няют при креплении ствола диамет-
ром 4—6 м глубиной до 150 м.
229
Сущность способа заключается в по-
гружении обделки в заполненный
глинистым раствором ствол. Рабо-
ты ведут в следующем порядке. На
платформе устанавливают железо-
бетонное днище, на котором монти-
руют 3—5 м крепи, после чего плат-
форму надвигают на ствол. Затем
днище с крепью поднимают, плат-
форму удаляют и днище с крепью
опускают в ствол, заполненный гли-
нистым раствором, до тех пор пока
звено с днищем не окажется на пла-
ву. На платформе монтируют сле-
дующее звено крепи, которое тоже
подводят к стволу. Затем его подни-
мают буровой лебедкой и устанавли-
вают на ранее опущенную в ствол
крепь и соединяют с ней. Монтаж-
ный шов герметизируют. По мере
наращивания крепи она постепен-
но погружается в ствол. Так как для
погружения крепи ее собственного
веса недостаточно, то внутрь нее
закачивают балластную жидкость
(воду или глинистый раствор).
По мере погружения глинистый
раствор через кольцевой зазор вытес-
няется. После возведения-крепи на
всю глубину ствола ее приводят в
вертикальное положение, простран-
ство за крепью заполняют густым
цементно-песчаным раствором, а
балластную жидкость из ствола от-
качивают.
Таблица 6.1
Показатели	Тип буровой установки		
	УЗТМ-6,2	УЗТМ-7,5	УЗТМ- 8,75
Минимальный диаметр буре- ния, м	6,2	7,5	8,75
Максималь- ная глубина бу- рения, м	400	550	800
Коэффициент крепости грун- тов (максималь- ный)	4	4	4
Грузоподъем- ность талевой системы, т	250	250	500
Основное достоинство этого спо-
соба состоит в том, что крепь опус-
кают одной герметичной колонной.
Недостатки способа: при погружении
крепь испытывает значительные мон-
тажные нагрузки; для спуска крепи
необходим значительный (25—35 см)
зазор между крепью и грунтовой
стенкой; трудно соблюсти высо-
кие требования к вертикальности
ствола.
Секционный способ воз-
ведения крепи применяют в стволах
глубиной более 100—150 м. В этом
случае сначала методом подводного
бетонирования в забое ствола устра-
ивают подушку. В стороне от ствола
на самоходной платформе собирают
звено крепи высотой 4—5 м, которое
доставляют к стволу и бурильной
лебедкой поднимают на высоту
5—6 м. Под него подводят следующее
звено, которое соединяют с припод-
нятым звеном.. Оба звена опускают
в оголовник ствола и устанавлива-
ют на специальные выдвижные ку-
лаки. Третье звено устанавливают на
крепь, установленную в оголовнике.
Секцию крепи из трех звеньев подни-
мают на 0,5—1 м, убирают выдвиж-
ные кулаки и на бурильной колон-
ке опускают в ствол. Опущенную
секцию центрируют и бетонируют,
а затем тампонируют цементно-пес-
чаным раствором закрепное прост-
ранство. После приобретения тампо-
нажным раствором необходимой
прочности на буровой колонне опус-
кают следующую секцию и т. д. на
всю глубину ствола. Для обеспече-
ния соосности примыкания секций
внутри них укрепляют направляю-
щие устройства. После возведения
крепи на всю глубину ствола и за-
полнения закрепного пространства
цементно-песчаным раствором из
ствола откачивают глинистый раствор.
На основании опыта эксплуатации
буровой установки УЗТМ-6,2 Ураль-
ский завод тяжелого машинострое-
ния изготовил усовершенствованные
буровые установки УЗТМ-7,5 и
УЗТМ-8,75. Основные технические
данные указанных буровых устано-
вок приводятся в табл. 6.1.
230
6.8.	ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ПРОХОДКЕ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ
Строительные и монтажные рабо-
ты следует выполнять в соответствии
с утвержденными проектами произ-
водства работ и технологическими
картами с учетом конкретных ин-
женерно-геологических условий.
Обделка шахтного ствола должна
возвышаться над уровнем спланиро-
ванной поверхности строительной
площадки не менее чем на 0,5 м. При
проходке ствола рабочие, находя-
щиеся в забое, должны быть защи-
щены от падающих предметов сверху
предохранительным полком, распо-
ложенным на необходимой высоте в
соответствии с проектом.
Отделения в стволе для подъема
бадей, спуска тюбингов и прочих
материалов должны иметь со всех
сторон сплошную обшивку, наращи-
ваемую по мере углубления ствола.
Не допускается отставание обшивки
от забоя более чем на 4 м.
Допускается движение бадей по
канатным направляющим при нали-
чии направляющей рамы. В этих
случаях обшивка бадьевого отделе-
ния необязательна.
Водосборник (зумпф) в забое
ствола следует располагать в сторо-
не от бадьевого отделения.
Устья подъемных отделений ство-
ла должны быть постоянно закрыты
специальными крышками —лядами.
Открыть ляды разрешается только во
время прохода бадьи или спуска обо-
рудования или материалов.
При одновременной проходке ство-
ла и возведении обделки могут быть
использованы подвесной полок с рас-
трубами для пропуска проходческих
бадей, водоотливных ставов, венти-
ляционных и прочих труб, а также
приспособления для закрепления его
в стволе в рабочем положении и
перемещения по стволу.
При проходке в плывунах необ-
ходимо у устья ствола, а также на
предохранительном полке в стволе
иметь аварийный запас материалов:
мешки с песком, паклю, крепежные
материалы и др.
Перед взрывом все люди из ствола
и надшахтного здания удаляются,
а в стволе должны быть открыты
ляды. После взрывания и проветри-
вания забоя до начала работ по
уборке грунта ствол должен быть
тщательно осмотрен представителем
технического надзора и приведен в
безопасное состояние.
Разборка полков в стволе должна
производиться только сверху вниз в
присутствии и под руководством лиц,
занимающихся техническим надзо-
ром.
Каждый сооружаемый шахтный
ствол должен быть оборудован дву-
мя независимыми друг от друга сиг-
нальными устройствами. Вид и схема
сигнализации устанавливаются про-
ектом.
При проходке стволов с забивкой,
опускной крепью или в искусственно
замороженных грунтах должно быть
организовано систематическое марк-
шейдерское наблюдение за состоя-
нием забоя и обделки, а также за
осадкой зданий и сооружений, рас-
положенных в непосредственной бли-
зости от ствола.
Контрольные вопросы
1.	Что называется стволом шахты?
2.	В каких случаях применяются обыч-
ные способы проходки стволов и в каких —
специальные?
3.	Какие технологические схемы приме-
няются при проходке стволов?
4.	Как осуществляется погружение опуск-
ной крепи в тиксотропной рубашке?
Глава 7
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ
И МЕТРОПОЛИТЕНОВ
7.1.	ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ
СТРОИТЕЛЬСТВА ТОННЕЛЕЙ
И МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Ежегодно в стране строятся десят1
ки километров тоннелей различного
назначения: железнодорожные, авто-
до^южные, гидротехнические, пеше-
ходные, коммунальные (для проклад-
ки коммуникаций, отвода сточных
вод к очистным сооружениям), тран-
спортные галереи на горно-обогати-
тельных комбинатах и рудниках и др.
Для выполнения этих работ в рам-
ках Министерства транспортного
строительства существует Главное
координационно-технологическое уп-
равление строительства метрополите-
нов и тоннелей—Главтоннельметро-
строй, который объединяет в себе
многочисленные управления строи-
тельств метрополитенов в различных
городах, тоннельные отряды, спе-
циализированные строительно-мон-
тажные управления, заводы по про-
изводству тоннельных бетонных и
железобетонных конструкций и мо-
нолитного, так называемого «товар-
ного» бетона, металлических кон-
струкций, механические заводы по
производству тоннельного горно-
проходческого оборудования, заводы
отделочных материалов и др.
Управление этой большой от-
раслью осуществляет аппарат Глав-
тоннельметростроя, состоящий из
руководства и различных отделов
(производственного, технического,
снабжения, главного механика, пла-
нового и др.).
Хотя подавляющий объем работ
выполняется силами организаций
Главтоннельметростроя в связи с
тем, что тоннели и метрополитены
представляют собой крупные и слож-
ные транспортные комплексы, к их
строительству дополнительно на
субподрядных или иных началах при-
влекаются организации других мини-
232
стерств и ведомств. К таким работам
относятся: разработка выемок, про-
ходка стволов, монтаж специального
оборудования, прокладка внешних
коммуникаций (например, линий
электропередачи), автодорог, желез-
нодорожного пути в тоннелях и др.
При строительстве метрополитенов
в городах круг привлекаемых строи-
тельно-монтажных организаций мо-
жет быть еще шире.
Для выполнения проектов произ-
водства работ (ППР), разработки
образцов новой горнопроходческой
техники и средств малой механиза-
ции, деталировочных чертежей ме-
таллических конструкций при Глав-
тоннельметрострое имеется специ-
альное конструкторско-технологиче-
ское бюро (СКТБ), состоящее из не-
скольких отделов, работающих по
территориальному принципу, при
управлениях строительств.
Строительство метрополитена в
каждом городе ведется силами уп-
равлений строительства, таких, как
Мосметрострой, Ленметрострой, Ки-
евметрострой и др. Эти управления
в свою очередь включают в себя в
зависимости от объемов строитель-
ства и разворота работ несколько
строительно-монтажных управлений
(СМУ), иногда более крупных еди-
ниц—тоннельных отрядов, специа-
лизированных в зависимости от
характера выполняемых работ СМУ,
общестроительных СМУ, заводы же-
лезобетонных и бетонных изделий и
конструкций, комбинаты отделочных
материалов, заводы кузнечно-меха-
нический и литейно-механический,
автопредприятия, управление про-
изводственно-технологической комп-
лектации (УПТК) строительства ма-
териалами, изделиями, оборудова-
нием и др., управление механизации,
лесозаводы, леспромхозы. Дополни-
тельно при каждой крупной стройке
создается военизированный горно-
спасательный отряд (ВГСО) для
ведения горноспасательных работ по
ликвидации аварий в случае их воз-
никновения.
Примерно по такой же структуре
организуются на строительстве тон-
нелей и соответствующие управления
строительств, например, Бамтоннель-
строй, силами которого на Байкало-
Амурской железнодорожной маги-
страли построены тоннели Нагор-
ный, Байкальский, Кодарский, Се-
веро-Муйский и др. Строительство
отдельных небольшой протяженности
тоннелей обычно ведется силами од-
ного тоннельного отряда, и на месте
строительства размещаются один-
два его участка, а также отдельные
подразделения вспомогательных
служб (механической, автотранс-
портной и др.).
Каждое управление строительства
включает в себя руководство (на-
чальник, главный инженер и их
заместители), плановый отдел, про-
изводственный, технический отдел,
отделы главного технолога и глав-
ного механика, отдел инженерной
подготовки строительства, отдел про-
изводственных предприятий, диспет-
черскую службу, отдел организации
труда и заработной платы, отдел
кадров, бухгалтерию, финансовый
отдел, отдел техники безопасности,
отдел электромеханических уст-
ройств, геолого-маркшейдерский от-
дел, отдел промышленного и граж-
данского строительства, сметно-
договорной отдел, контору матери-
ально-технического снабжения. Все
эти подразделения предназначены
для обеспечения выполнения про-
граммы строительства и планов эко-
номического и социального развития
коллективов строителей на основе
повышения эффективности производ-
ства, ускорения темпов научно-тех-
нического прогресса и внедрения
достижений науки и техники.
Непосредственно строительные и
монтажные работы выполняются си-
лами СМУ и тоннельных отрядов,
их участков, бригад, смен.
В связи с тем что подземные
работы относятся к работам слож-
ным и опасным, как правило, вы-
полняемым в стесненных условиях,
часто в сложных инженерно-геологи-
ческих и гидрогеологических услови-
ях с большим притоком подземных
вод при проявлении горного давле-
ния, эти работы, как правило, ведут-
ся круглосуточно при пяти- или
шестидневной рабочей неделе. От-
дельные виды работ, такие, как
проходка под сжатым воздухом (в
кессоне), при использовании замора-
живания грунта и др. выполняются
непрерывно без выходных дней за
счет введения дополнительных рабо-
чих смен и работы бригад по сколь-
зящему графику.
Достойным продолжением слав-
ных традиций стахановского движе-
ния, ударничества, движения за
коммунистическое отношение к тру-
ду является метод бригадного
подряда. Возникший в 1970 г. на
строительстве жилого дома в г. Зе-
ленограде в бригаде, руководимой
Н. А. Злобиным, ныне дважды Геро-
ем Социалистического Труда лауре-
атом Государственной премии СССР
как новая форма бригадного хозрас-
чета, этот метод быстро получил
развитие на других стройках, был
одобрен ЦК КПСС и рекомендован
строительным министерством и ве-
домством к широкому распростране-
нию.
В чем содержание метода бригад-
ного подряда? Бригада заключает со
строительно-монтажной организаци-
ей хозрасчетный договор на выпол-
нение работ по объекту в целом,
этапу или комплексу работ, напри-
мер, на сооружение перегонного тон-
неля метрополитена, или машинного
помещения вестибюля, или на про-
ходку участка тоннеля определен-
ной длины и т. п. При этом стороны
принимают на себя взаимные обяза-
тельства.
Бригада обязуется:
выполнять работы в установленные
договором сроки и в точном соот-
ветствии с технической документа-
цией и СНиПами в пределах рас-
четной стоимости поручаемых брига-
де работ;
233
соблюдать правила хранения и ра-
ционально расходовать материалы,
использовать строительные машины
и оборудование, соблюдать требо-
вания охраны труда и Правила тех-
ники безопасности.
Строительно-монтажная организа-
ция обязуется:
своевременно обеспечивать строи-
тельство технической документацией,
машинами и механизмами, инстру-
ментами, материалами, конструкция-
ми и деталями в соответствии с гра-
фиком работ;
внедрять прогрессивную техноло-
гию и организацию производства
работ, научную организацию труда;
создавать условия для обеспече-
ния сохранности материалов, кон-
струкций, инструментов, передавае-
мых бригаде;
осуществлять инженерно-техниче-
ское руководство, выполнять меро-
приятия по охране труда и технике
безопасности.
В договоре бригаде устанавлива-
ются основные показатели, такие,
как сроки работ, их расчетная стои-
мость, сумма заработной платы по
аккордному наряду, расчетная сум-
ма премии на сокращение расчет-
ного времени строительства, за до-
стигнутую экономию материалов и
др. К договору прилагается проект
производства работ, план меро-
приятий по научной организации
труда, график работ, график по-
ставки материалов и др. Перевод
бригады на работу по методу бригад-
ного подряда оформляется прика-
зом по СМУ.
Работа по методу бригадного под-
ряда, поднимая заинтересованность
рабочих в конечных результатах
труда, позволяет значительно со-
кратить сроки выполнения работ,
улучшить их качество, сократить по-
тери материалов, ресурсов и рабо-
чего времени, позволяет меньшей
численностью выполнять больший
объем работ. При этом члены брига-
ды, как правило, овладевают не-
сколькими смежными специально-
стями. Сама бригада путем опреде-
ления по результатам работы коэф-
234
фициента долевого участия каждого
члена бригады по существу опреде-
ляет размер заработной платы и пре-
мии рабочих. Благодаря внедрению
этого метода на 15—20 % сокраща-
ются сроки строительства, резко по-
вышается производительность труда,
почти все объекты сдаются бригада-
ми с оценкой «хорошо» и «отлично».
Кроме того,—и это исключительно
важно! — коллектив бригады стано-
вится хозяином на стройке. Все
члены бригады стараются проявить
личную инициативу, рационально
организовать труд, использовать пе-
редовой опыт, экономно расходовать
материалы и буквально каждую ми-
нуту рабочего времени. Значи-
тельно сокращается текучесть кад-
ров, и практически отсутствуют
случаи нарушения трудовой дис-
циплины.
7.2.	ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ
И МЕТРОПОЛИТЕНОВ
После принятия решения о строи-
тельстве тоннеля или участка линии
метрополитена при наличии проект-
но-сметной документации на первый
год строительства начинаются рабо-
ты подготовительного периода.
В общем случае к работам под-
готовительного периода относятся:
строительство жилых поселков для
строителей и их семей; строитель-
ство производственных баз; проклад-
ка притрассовых автомобильных до-
рог и подъездных путей к строитель-
ным площадкам; устройство при-
рельсовых (т. е. вблизи железных
дорог) перевалочных баз; создание
устройств внешнего энергоснабже-
ния (линий электропередачи высо-
кого напряжения, понизительных
трансформаторных подстанций);
разработка припортальных выемок
(у тоннелей); передислокация строи-
тельных и монтажных организаций
на место строительства (для тонне-
лей); приобретение и доставка
строительных машин, оборудования,
механизмов; освобождение террито-
рии и освоение строительных пло-
щадок с постройкой всех необхо-
димых зданий и сооружений (ад-
министративных, производственных,
технологических и вспомогатель-
ных), а также инженерных комму-
никаций; подготовка территории для
отвала разрабатываемого в забоях
грунта; снос или подкрепление при
необходимости зданий или сооруже-
ний, попадающих в зону ожидае-
мых при строительстве осадок по-
верхности земли.
Кроме того, к работам подго-
товительного периода следует также
отнести создание и передачу под-
рядной организации геодезической
разбивочной основы (системы ре-
перов) вдоль трассы строитель-
ства.
Продолжительность подготови-
тельного периода и объемы выпол-
няемых при этом работ устанав-
ливаются в проектах организации
строительства (ПОС) и в рабочей
документации.
Естественно, в городах при строи-
тельстве метрополитена или транс-
портных тоннелей часть перечислен-
ных выше работ не выполняется (на-
пример, жилые поселки, притрассо-
вые автодороги). Часть сооружений,
таких, как производственные базы,
прирельсовые перевалочные базы и
др., возводится обычно при строи-
тельстве первого участка первой
линии метрополитена и впослед-
ствии ими пользуются при строи-
тельстве следующих участков мет-
рополитена.
К производственным ба-
зам относятся управление механи-
зации (по ремонту и эксплуатации
горнопроходческого оборудования);
управление производственно-техно-
логической комплектации для снаб-
жения строительства конструкция-
ми, изделиями, оборудованием и
материалами; автотранспортные
предприятия; заводы по производ-
ству бетонных и железобетонных из-
делий, бетонной массы (так назы-
ваемого «товарного бетона») и раст-
воров; складское хозяйство; карьеры
песка, щебня, камня; щебеночные
заводы; вспомогательные и лесооб-
рабатывающие предприятия; литей-
но-механические и кузнечно-меха-
нические заводы.
При строительстве метрополитена
или транспортных тоннелей в горо-
дах или вблизи них указанные про-
изводственные базы и предприятия
строятся с учетом максимального ис-
пользования уже имеющихся ана-
логичных предприятий в районе
строительства. Часто в начале строи-
тельства метрополитена используют-
ся в первый период городские пред-
приятия и позже с развитием мас-
штабов строительства метро соору-
жаются предприятия собственно для
нужд метростроения.
Производственные базы размеща-
ются с максимально возможным
приближением их к строительным
площадкам с учетом рельефа мест-
ности, взаимного положения одно-
временно строящихся объектов (на-
пример, нескольких тоннелей), подъ-
ездных дорог, жилых поселков и дру-
гих факторов.
7.3.	ВРЕМЕННЫЕ ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ
И КОММУНИКАЦИИ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ
ПЛОЩАДКАХ
Общие сведения. Строительные
площадки должны быть оснащены
комплексом временных зданий и
сооружений, обеспечивающих нор-
мальный процесс строительного
производства в забоях и на поверх-
ности, а также соблюдение требо-
ваний охраны труда, техники безо-
пасности и производственной сани-
тарии, охраны окружающей при-
родной среды.
Количество и положение строи-
тельных площадок определяется ха-
рактером сооружения, сроками стро-
ительства, мощностью строительной
организации, рельефом местности, а
также требованиями постоянной экс-
плуатации (например, вентиляцион-
ные стволы).
По своему набору строительные
площадки для строительства тонне-
лей вне городов и метрополитенов
235
или тоннелей в черте города отли-
чаются друг от друга. Отличия эти
обусловлены использованием в го-
родах централизованных источников
электроэнергии, тепла, воды, других
сооружений и коммуникаций, а так-
же возможностью использования в
городах для производственных зда-
ний уже существующих городских
зданий, попадающих в пятна строй-
площадок или расположенных вбли-
зи них.
При проходке тоннелей с портала
на строительных площадках распо-
лагаются (рис. 7.1): противопо-
жарный резервуар /; припорталь-
ные здания с перегрузочным уз-
лом 2; бетоносмесительная установ-
ка с подогревом инертных мате-
риалов 3; склад цемента с разгру-
зочной эстакадой 4; узел для при-
готовления сухой смеси для набрызг-
бетона 5; лаборатория стройма-
териалов 6; материально-техни-
ческий склад 7; навес для обору-
дования 8; лесопильный цех 9 для
заготовки временной крепи и опа-
лубки; площадка для трансформа-
торной подстанции 10; помещение
конторы начальника участка /У;
столовая или буфет /2; котельная
13; душевой комбинат с медпунк-
том и красным уголком 14; склад
горюче-смазочных материалов 15;
здание передвижных электростанций
Рис. 7.1. Принципиальная схема строй-
площадки при строительстве тоннеля с пор-
тала
16 (необходимы в первый период
эксплуатации стройплощадки до под-
вода постоянной линии электропе-
редачи); профилакторий для авто-
транспорта и тракторов с теплой
стоянкой 17; погрузочно-разгрузоч-
ная площадка с козловым краном
18; электроцех 19; бурозаправочная
мастерская 20; кузница 21; пневмати-
ческая мастерская 22; механическая
мастерская 23 (центральная и уча-
стковая); депо ремонта и отстоя
электровозов 24; арматурный цех
25; очистные сооружения 26; пост
охраны 27; расходный склад ВВ
28; градирня 29 при компрессорной
станции 30 для охлаждения воды
при оборотном водоснабжении; вен-
тиляционное здание 31.
При проходке тоннелей через
шахтные стволы дополнительно на
стройплощадках размещаются шахт-
ный копер с бункерной и тельферной
эстакадами, с машинными помеще-
ниями для подъемных машин, кото-
рые могут размещаться как на коп-
ре, так и рядом с ним на земле.
Кроме того, на строительных пло-
щадках горных тоннелей могут раз-
мещаться вентиляционные здания
(для шахтной вентиляции при строи-
тельстве), водозаборные вооружения
(на скважинах с погружными насо-
сами или на берегу реки, озера),
очистные сооружения и нефтеловуш-
ки для очистки стоков вод (меха-
нической, химической и биологиче-
ской). Для предохранения людей от
простудных заболеваний в местно-
стях с суровым климатом от душе-
вого комбината к порталам тоннелей
или зданиям шахтных копров со-
оружаются утепленные переходные
галереи.
Помимо этого, отдельно от строй-
площадок обустраиваются комплек-
сы зданий расходного и базисного
складов взрывчатых материалов и
средств взрывания.
В зависимости от применяемых
при строительстве тоннелей и мет-
рополитенов специальных способов
ведения работ на стройплощадках
могут быть размещены дополнитель-
ные здания и сооружения, такие,
236
как холодильные станции (при про-
ходке стволов, наклонных эскалатор-
ных тоннелей или горизонтальных
выработок с применением метода
замораживания грунтов), лабора-
тории для химического закрепления
грунтов и др.
Все основные площадки для скла-
дирования материалов с целью ме-
ханизации погрузочно-разгрузочных
работ оснащаются либо козловыми
кранами, либо эстакадами с пере-
движными кран-балками или тель-
ферами.
Здания и сооружения проектиру-
ются с учетом индустриальности
их возведения, как правило, сборно-
разборной конструкции, каркасно-
панельные из унифицированных эле-
ментов заводского изготовления, по
типовым или индивидуальным про-
ектам.
Строительные площадки должны
быть спланированы с учетом релье-
фа местности, чтобы добиться как
наиболее удобных условий работ,
так и минимальных объемов земля-
ных работ. Основные проезды, места
погрузочно-разгрузочных работ и
складирования, как правило, снаб-
жаются бетонным покрытием из
монолитного бетона и железобетона
или из сборных железобетонных
плит. В городах строительные пло-
щадки ограждают типовым инвен-
тарным забором с устройством не
менее двух ворот для въезда и вы-
езда автотранспорта.
При выполнении работ в лавино-
опасных районах и на участках с
возможными камнепадами или осы-
пями должны быть предусмотрены
конкретные меры по защите от снеж-
ных лавин и камнепадов, особенно
в сейсмически активных районах.
На строительной площадке долж-
на быть предусмотрена возможность
складирования необходимого коли-
чества сборных железобетонных тон-
нельных конструкций, блоков и тю-
бингов с учетом обеспечения правил
выполнения работ по их транспор-
тировке, погрузке-выгруЗке и хране-
нию. К таким основным правилам
относятся следующие: тюбинги, бло-
ки тоннельной обделки, блоки пере-
крытий и другие элементы конструк-
ций должны укладываться в ак-
куратные штабеля рядами высотой
не более 2,5 м с прокладками и под-
кладками, позволяющими снимать
со штабеля элемент и подавать его
к стволу; проходы между отдель-
ными штабелями должны быть удоб-
ными и шириной не менее 1,0 м; длин-
номерные элементы, а также крупно-
габаритные блоки укладываются в
один ряд; сваи укладываются в шта-
беля высотой не более 2,0 м — не
более четырех рядов по высоте, го-
ловой в одну сторону с укладкой
прокладок между рядами по одной
вертикали, что предотвращает по-
ломку нижних свай под тяжестью
верхних; складирование круглых
длинномерных материалов не долж-
но допускать их самопроизвольного
раскатывания из штабеля; расклад-
ка элементов на площадке склади-
рования должна быть наиболее
удобной для последующей подачи
их к стволу, наклонному ходу или
другому месту использования; не
допускается складирование элемен-
тов на участке прокладки инженер-
ных коммуникаций, а также на бров-
ке котлованов при открытом способе
ведения работ; отдельно должны
храниться материалы аварийного за-
паса (доски, бревна, рельсы, трубы,
песок и др.) в соответствии с планом
ликвидации аварий.
Строительная площадка, дороги,
места работ, складирования долж-
ны быть освещены в соответствии с
указаниями по проектированию
электрического освещения.
Генеральный план строительной
площадки до выдачи его к произ-
водству работ должен быть согла-
сован с районным архитектором, с
отделом городского транспорта (в
городах), с пожарным надзором,
с отделом городских подземных ком-
муникаций, с санитарно-эпидемиоло-
гической станцией (СЭС).
Территория площадок должна
быть отведена для землепользова-
ния решением Исполкома местного
Совета.
237
До выполнения земляных работ
по планировке территории строи-
тельной площадки производится сня-
тие плодородного слоя почвы и вы-
возка его в места складирования,
в места устройства новых садов и
парков или в места малопродуктив-
ных угодий. Производится, как пра-
вило, в осенне-зимний период, пере-
садка деревьев и кустарников. При
необходимости выполняется дренаж
территории.
Коммуникации строительных пло-
щадок. Строительные площадки ос-
нащаются коммуникациями тепло-
снабжения, водоснабжения, быто-
вой канализации (от душевых ком-
бинатов, столовых, санузлов), про-
изводственной канализации (от мех-
мастерских, автостоянок, раствор-
ных и бетонных узлов), ливневой
канализации (от дождей, талого сне-
га), водоотливной канализации из
забоев тоннеля, коммуникациями
электроснабжения, электроосвеще-
ния и связи. В зависимости .от
местных условий сети водоснабже-
ния могут выполняться заглублен-
ными на глубину ниже максималь-
ного сезонного промерзания грунта
или укладываться на поверхности
в утепленных коробах совместно с
сетями теплоснабжения и сжатого
воздуха.
Сети канализации выполняются
подземными с принятием мер от
их промерзания в зимний период;
сети сжатого воздуха — надземны-
ми с необходимым утеплением в райо-
нах сурового климата.
Производственные стоки и водоот-
лив из забоев перед сбрасыванием
73	12	11	10
Рис. 7.2. Принципиальная схема горного комплекса при двухклетевом подъеме с машинным
зданием на земле:
/ — машинное отделение на копре; 2—тюбинговый шахтный копер; 3— предохранительные решетки;
4—толкатель верхнего действия; 5—круговые опрокидыватели вагонеток; 6—бункера-накопители;
7—крановая (или тельферная) эстакада для складирования тюбингов; 8—кран-балка; 9—штанговые
толкатели для выталкивания вагонеток; /(/—узкоколейные пути; // — перекрестный съезд; /2—клети;
13—поперечная тележка для перестановки вагонеток и тюбинговозок с одного пути на другой;
14—вспомогательный подъемник; 15—проем в лесоспуск и лестничное отделение
238
их в ручьи, реки или в общегород-
скую канализацию проходят очистку
в нефтеловушках или в очистных
сооружениях до достижения в них
содержания вредностей не более
предельно допустимых норм. Быто-
вые стоки проходят очистку на
биофильтрах.
Проекты водоснабжения и кана-
лизации должны быть согласованы
с санитарно-эпидемиологической
станцией (СЭС), бассейновыми уп-
равлениями и управлениями Рыб-
вода.
Горные комплексы. Одним из ос-
новных сооружений строительной
площадки при ведении подземного
строительства является горный комп-
лекс вертикального или наклонного
ствола. Он предназначен, с одной
стороны, для организации транс-
портировки разработанного в забое
грунта с выдачей его на поверхность
в бункера и последующей перегрув-
кой в автотранспорт для отвозки в
отвал, с другой стороны,—для спус-
ка в шахту элементов тоннельной,
обделки, материалов, конструкций,
оборудования. Кроме того, шахтный
подъем служит для спуска и подъема
людей. В горный комплекс входят
(рис. 7.2) ствол с копром 2, который
может быть собран из тюбингов,
так же как и ствол, или из ме-
таллоконструкций, и бункерная эста-
када с одним или несколькими бун-
керами 6 для накапливания под-
нятой из шахты в вагонетках поро-
ды перед загрузкой ее в автосамо-
свалы, круговыми опрокидывателя-
ми вагонеток 5 над бункерами, тол-
кателями вагонеток 4 для переме-
щения их от ствола к опрокидывате-
лям и штанговыми толкателями ва-
гонеток 9 для выталкивания пустых
вагонеток после разгрузки из опро-
кидывателя. Кроме того, в горный
комплекс входит крановая или теле-
фонная эстакада 7 для складиро-
вания под нею привезенных с завода
тюбингов и подъема их с земли на
эстакаду с помощью тельфера или
передвижной кран-балки 8. Эта эста-
када оснащается поперечной тележ-
кой 13 для передвижки тюбинго-
возок с тюбингами в пределах эста-
кады с одного узкоколейного пути
10 на другой перед подачей их в
клети 12 и спуском в шахту. Проемы
в копре закрываются автоматически
открывающимися и закрывающими-
ся предохранительными решетками 3.
Для подъема на эстакаду различ-
ных материалов служит вспомога-
тельный подъемник 14. Длинномер-
ные материалы, такие, как бревна,
доски, рельсы, трубы, арматура, по-
даются в шахту через проем в копре
/5, устраиваемый на уровне поверх-
ности земли, и спускаются вниз с
помощью отдельной лебедки.
Часто в горный комплекс включа-
ется и эстакада для перегрузки из
автобетоносмесителей в вагонетки
бетонной массы.
При проектировании горных комп-
лексов учитываются требуемая про-
изводительность подъема, удобство
и компактность комплекса, противо-
пожарные требования и др. Комп-
лекс должен иметь кровлю, наруж-
ную обшивку, необходимую осве-
щенность, должен быть оснащен
элементами автоматизации техно-
логических операций, сигнализаци-
ей и связью.
Различают следующие виды шахт-
ного подъема: бадьевой, двухклете-
вой, трехклетевой, скипо-клетевой
и клете-бадьевой.
Бадьевой подъем (рис. 7.3) при-
меняется при проходке собственно
ствола, когда не требуется большая
производительность. Над будущим
стволом монтируется копер 1 с
подъемной лебедкой 2 на нем. Спуск
людей производится по лестницам 5,
а подъем разработанного грунта и
спуск в ствол материалов — в
бадье 4. Рядом с копром монтиру-
ется тельферная эстакада 5 для
складирования под ней тюбингов и
материалов. Ствол на уровне земли
перекрывается защитным перекры-
тием с открывающимися для про-
пуска бадьи створками-лядами 6.
При проходке ствола в нем монти-
руются следующие конструкции: рас-
стрелы 7 с обшивкой, с помощью
которых отгораживаются отделение
239
Рис. 7.3. Схема бадьевого подъема
коммуникаций S, лестничное отде-
ление 9 и отделение лесоспуска 10.
Отдельно монтируются коммуника-
ции для вентиляции И. Движение
бадьи по стволу может осущест-
вляться как с использованием ка-
натных проводников для ограниче-
ние. 7.4. Схема трехклетевого подъема:
1 — шкивы; 2—тюбинговый копер; 3—бункерная эс-
такада; 4—круговые опрокидыватели; 5—штанго-
вые длинноходовые толкатели; 6—бункера для
породы; 7—проем Для грузо-людской клети; 8—
крановая эстакада; 9—груженая вагонетка; 10—
грузовые клети; 77—грузо-людская клеть; 72-
отделение лесоспуска; 13—пути от грузо-людской
клети; 14—предохранительные решетки
240
ния раскачивания бадьи при спуске-
подъеме, так и без них, когда бадье-
вое отделение защищено обшивкой.
При малых объемах работ в го-
ризонтальных выработках, когда не
требуется большая производитель-
ность подъема, используется одно-
клетевой подъем. Он отличается от
бадьевого подъема тем, что вместо
бадьи на канат навешивается клеть,
в которой производится поДъем-
спуск материалов, вагонеток, тюбин-
говозок и людей. Ограничение клети
от раскачивания при спуске-подъеме
выполняется направляющими про-
водниками или канатами, монтируе-
мыми на всю глубину ствола.
Двухклетевой подъем описан вы-
ше и приведен на рис. 7.2. Допол-
нительно к сказанному следует отме-
тить, что в этом подъеме две клети
уравновешивают одна другую. Они
подвешены на одном канате через
шкив на копре таким образом, что
когда одна клеть находится внизу
в околоствольном дворе, другая —
на рабочем горизонте горного комп-
лекса. Обычно этот горизонт выше
поверхности земли, так как должен
совпадать с верхним горизонтом,
с которого вагонетка с грунтом че-
рез круговой или боковой опро-
кидыватель разгружается в бункер.
В связи с этим неудобства этого
вида подъема заключаются в том,
что все материалы и блоки тоннель-
ных обделок, так же как и люди,
загружаются в клети не с нулевого
горизонта, а с верхнего рабочего
горизонта, что вызывает необхо-
димость переподъема их на этот
уровень. Для этих целей служат
вспомогательный подъемник 14 и
крановая 7 (или тельферная) эста-
када. Кроме этого, связанность кле-
тей друг с другом ограничивает
производительность подъема, так как
прежде чем одна клеть не загру-
зится, другая не может быть от-
правлена на другой уровень.
Трехклетевой подъем является
развитием двухклетевого подъема.
В стволе диаметром 6 м размеща-
ется дополнительно третья клеть с
противовесом. При этом первые две
предназначены преимущественно для
выдачи грунта на отметку +8,6 м
(для выгрузки в бункера), а третья
клеть предназначена для работы с
нулевого горизонта независимо от
первых двух клетей.
Одной из разновидностей такого
подъема является подъем с макси-
мальной автоматизацией процесса
постановки вагонеток с грунтом
в клетях, подачи их на круговой
опрокидыватель и обратно в клеть.
Рассмотрим работу этого шахтного
подъема (рис. 7.4). На уровне бун-
керной эстакады 3 (т. е. на отметке
+8,6 м) установлены попарно с каж-
дой стороны от ствола четыре кру-
говых опрокидывателя 4. Отрезок пу-
ти от клети до опрокидывателя и
сам опрокидыватель установлены с
уклоном 3 %о, благодаря чему ваго-
нетка 9 перемещается самокатом
и надежно фиксируется в конце
пути. Для возврата порожней ваго-
нетки в клеть применен штанговый
длинноходовой толкатель 5. Обмен
вагонеток на бункерной эстакаде
осуществляется следующим образом:
в исходном положении в двух (из
четырех) опрокидывателях, соответ-
ствующих первой и второй клетям
10, находятся порожние вагонетки.
Клеть с находящейся в ней ваго-
неткой с породой устанавливается на
поворотные посадочные кулаки в коп-
ре на отметке +8,6 м. Автоматиче-
ски открываются обе решетки 14,
соответствующие данной клети, вклю-
чается штанговый толкатель, порож-
няя вагонетка подается в клеть, по
пути открыв автоматически стопоры,
и выталкивает из клети груженую
вагонетку, которая идет самокатом
в круговой опрокидыватель, где
разгружается. Автоматически за-
крываются стопоры в клети, надежно
фиксируя порожнюю вагонетку, а
также двери на этой клети. Клеть
идет вниз. Весь цикл обмена ваго-
неток занимает 8—10 с. За процес-
сом наблюдает один оператор.
Третья клеть // служит для спуска
в шахту бетона, тюбингов и блоков,
различных материалов и мелких де-
талей, а также для спуска-подъема
людей. Для загрузки блоковозок
на нулевом горизонте между клетью
и местом складирования блоков и
ч тюбингов под тельферной эстакадой
уложены рельсовые пути 13. Этот
подъем, так же как и два других,
оборудован отделением лесоспуска
12 для подачи в ствол длинномер-
ных материалов (леса, рельсов, труб
и др.). Для складирования перед
спуском в шахту тюбингов и мате-
риалов служит крановая эстакада 8.
Скипо-клетевой подъем (рис. 7.5) —
наиболее производительный и эконо-
мичный вид подъема, отличающийся
тем, что выдача грунта в бун-
кер 5 на поверхность осуществляется
в скипе 4 без подачи вагонеток.
Этот подъем состоит из копра 3
План на отметке 0,0 м
Рис. 7.5. Схема скипо-клетевого подъема:
1—машинное отделение на копре; 2—отделение
шкивов; 3—тюбинговый копер; 4—скип при раз-
грузке породы; 5—бункер; 6—лестница на копер;
7—лестничное отделение в стволе; 8—противовес
скипа; 9—привод передвижной тележки; 10—
передвижная тележка; 11—лифт в машинное от-
деление на копре; 12—пути козлового крана на
стройплощадке; 13—отделение лесоспуска в ство-
ле; 14—грузо-людская клеть; /5—противовес
клети
241
Рис. 7.6. Принципиальная схема клете-
бадьевого подъема:
/—шахтный копер; 2—разгрузочный лоток бадьи;
3—грузо-людская клеть на нулевом горизонте;
4—ствол; 5—загрузочный лоток-дозатор бадьи;
6—бадья; 7—клеть на отметке околоствольного
двора; 8—положение бадьи при разгрузке; 9—
шкивы бадьи и клети; 10—направляющие канаты
бадьи и клети; //—отделение лесоспуска; 12—
отделение для бетоноводов, труб водоотлива,
сжатого воздуха; 13—лестничное отделение; 14—
кабели электроснабжения; /5—вентиляционные
трубы

с машинным отделением 1. Внутри
ствола ходит скип 4 с противове-
сом <8 и клеть 14 для подачи людей,
тюбинговозок и пр. с нулевого го-
ризонта также с противовесом 15.
Работа шахтного подъема осуще-
ствляется следующим образом: ва-
гонетки с грунтом подаются в около-
ствольный двор, где разгружаются в
бункер-накопитель в нижней части
ствола либо через круговой опро-
кидыватель (если вагонетки глухие),
либо без кругового опрокидывателя
(если вагонетки с- донной разгруз-
кой). При этом не производится
расцепление вагонеток в составе,
а состав проталкивается электрово-
зом по мере разгрузки вагонеток.
Это ускоряет процесс разгрузки и
повышает производительность подъ-
ема. Скип опускается ниже бункера-
накопителя, фиксируется там и после
открывания шибера (заслонки) за-
гружается грунтом. Бункер-накопи-
тель оснащен промежуточным бунке-
242
ром-дозатором, вместимость которого
равна вместимости скипа. Шибер
закрывается, скип идет наверх и ав-
томатически разгружается в бункер 5
на поверхности. Затем цикл по-
вторяется. Положительной особен-
ностью данного подъема является
также его компактность, особенно
когда подъемные машины распо-
ложены на копре, что существенно
уменьшает размеры строительной
площадки.
Клете-бадьевой подъем (рис. 7.6)
имеет копер / с разгрузочным лот-
ком 2. Он оснащен бадьей 6 боль-
шой вместимости (до 5 м3) для вы-
дачи грунта и клетью 3 для подачи
вагонеток, тюбинговозок и пр., а
также для спуска-подъема людей.
Он, как и все другие подъемы, имеет
отделение лесоспуска 11 и лестнич-
ное отделение 13 для выхода людей
на поверхность в случае, если не ра-
ботает подъем, а также отделение 12
для коммуникаций водоснабжения и
водоотлива. Движение бадьи и кле-
ти по стволу вверх и вниз произ-
водится в направляющих канатах
10. В стволе размещаются кабели
электроснабжения 14 и вентиляцион-
ные трубы 15. Загрузка или выгруз-
ка клети осуществляется в уровне
откаточного горизонта в около-
ствольном дворе или на поверхности
земли. Загрузка бадьи породой про-
изводится через загрузочный лоток-
дозатор 5 ниже отметки откаточ-
ного горизонта в околоствольном
дворе, а выгрузка — в лоток-накопи-
тель выше поверхности земли.
Горный комплекс наклонного
хода предназначен для проходки
эскалаторных тоннелей метрополите-
нов или наклонных тоннелей друго-
го назначения. Он состоит из на-
клонной эстакады, бункера, машин-
ного здания, тельферной эстакады
для складирования и загрузки бло-
ковозок блоками или тюбингами. Вы-
дача грунта из забоя осуществля-
ется в скипах, перемещающихся по
путям, укладываемым в наклонном
тоннеле.
Металлоконструкции горных комп-
лексов должны быть рассчитаны на
длительный срок службы, так как они
обычно применяются на нескольких
очередях строительства метро. Мон-
таж их должен быть индустриаль-
ным из укрупненных элементов. На-
ружная обшивка и кровля изготав-
ливаются из утепленных панелей
типа «сэндвич» (для районов с су-
ровыми климатическими условиями).
Все элементы комплекса окрашива-
ются стойкими красками, препят-
ствующими их ржавлению и придаю-
щими сооружению хороший внешний
вид. Фундаменты под горный комп-
лекс могут быть как монолитными,
так и сборно-монолитными.
Непоследнюю роль при сооруже-
нии строительных площадок, особен-
но в городах, играют и эстетические
требования (общий вид зданий, со-
стояние заборов, наличие на пло-
щадках зеленых уголков отдыха,
клумб, цветников, состояние дорог
и площадок складирования), что
способствует как повышению про-
изводительности труда, общей куль-
туре производства, так и вызывает
чувство уважения к строителям со
стороны жителей и удовлетворен-
ности и гордости за свой труд —
у строителей.
Основные показатели строитель-
ных площадок. К ним относятся сле-
дующие характеристики: площадь,
коэффициент застройки террито-
рии, потребности в электроэнергии,
тепле, воде.
Площадь строительных площадок
определяется приведенным выше
перечнем размещаемых на них зда-
ний и сооружений, а также инди-
видуальными особенностями места
их расположения, такими, как плот-
ность городской застройки, пересе-
ченность местности и др. В гористых
районах, например, площадки часто
располагаются несколькими терра-
сами с блокированием на каждой
из таких террас определенной группы
связанных между собой технологи-
ей строительства зданий и соору-
жений. Отдельные террасы соеди-
няются между собой проездами авто-
транспорта и людскими переходами
и лестницами. С нагорной стороны
устраиваются защитные водоотвод-
ные канавы для сброса ливневых
и талых вод за пределы стройпло-
щадки.
В случаях когда порталы горных
тоннелей выходят в узкие ущелья,
непосредственно рядом с порталом
обычно удается разместить лишь ми-
нимум зданий: припортальное тех-
нологическое здание для организа-
ции вывоза грунта и подачи в тоннель
или штольню материалов и изделий,
вентиляционное здание для размеще-
ния вентиляторов, понизительную
подстанцию. Все остальные здания
и сооружения, как правило, разме-
щаются вдоль ущелья на узких пло-
щадках с устройством специальных
дамб и подпорных стенок с целью
отвоевать у гор и реки в ущелье
необходимые для размещения зда-
ний площади. В зависимости от ко-
личества зданий и сооружений на
площадке площадь ее колеблется до-
вольно в больших пределах: от 0,3
до 1,5—2,0 га.
Потребность электроэнергии на
строительной площадке горного тон-
неля с шахтным стволом при зна-
чительной (до 250—300 м) его глу-
бине, большом (до 1000—1200 м3/ч)
водопритоке в выработки и несколь-
ких одновременно работающих за-
боях достигает 6500—7000 кВт.
Площадки у порталов тоннелей тре-
буют до 3000—3500 кВт. При строи-
тельстве метрополитена шахтные
площадки при глубине ствола 50—
60 м и небольшом (до 50—60 м3/ч)
водопритоке требуют до 1500 кВт,
площадки у эскалаторных тонне-
лей — до 350—400 кВт.
Потребность в тепле на площад-
ках при строительстве горных тонне-
лей составляет до 1,1 —1,2 Гкал/ч,
при строительстве метрополитена—
меньше.
Расход воды в зданиях на площад-
ках при строительстве горных тон-
нелей составляет до 650—700 м3/сут,
в том числе хозяйственные расходы—
70—80 м3/сут, производственные
расходы — до 300 м3/сут, подпитка
котельных — до 300 м3/сут, подпит-
ка оборотной системы компрессор-
243
ной мощностью 200 м3/мин — до
80 м3/сут. На стройплощадках при
строительстве метрополитена обычно
эти расходы меньше.
Организация отвала грунта. В со-
ответствии с проектом организации
строительства (ПОС) разрабатывае-
мый в забоях грунт вывозится на
поверхность в отвал и может ис-
пользоваться как для отсыпки желез-
нодорожных или автодорожных на-
сыпей, планировок площадок под
будущее строительство, так и для
производства щебня из пригодного
для этих целей рваного камня. Кро-
ме этого, в случаях, когда строи-
тельство ведется в грунтах, являю-
щихся строительным материалом
(например, песок), или в глинах с
возможным использованием для про-
изводства кирпичей или керами-
ки, или в пределах рудного тела
(например, в подходных тоннелях к
рудникам), складирование вывози-
мого на поверхность грунта может
быть обусловлено рядом специфи-
ческих требований.
Во всех случаях места отвалов
специально выбираются, территория
под них расчищается, к ним устраи-
ваются подъезды, организуется ос-
вещение. Отвал грунта и укладка
его ведутся слоями, в специально
оговоренных случаях — с необхо-
димым уплотнением. Для содержа-
ния отвалов используются бульдо-
зеры и механические прицепные
катки.
Устройство связи на строительных
площадках. Для телефонизации
строительных площадок при строи-
тельстве в пределах городской тер-
ритории используются городская
телефонная сеть или автоматические
телефонные станции (АТС) емко-
стью 100 и даже 200 номеров, раз-
мещаемые в одном из зданий на
строительной площадке. Телефонные
аппараты включаются в АТС с по-
мощью кабелей различной емкости,
которые по строительной площадке
развешиваются между зданиями на
деревянных опорах или телефонных
стойках, устанавливаемых на кры-
шах зданий. Во всех забоях в тон-
244
нелях устанавливаются телефонные
аппараты шахтного типа, которые
тоже включаются в общую АТС.
Кроме административной связи,
устраивается громкоговорящая
связь, например между машинным
отделением шахтного подъема и
стволом на нулевом горизонте (на
поверхности земли) и в околостволь-
ном дворе. Для обеспечения инфор-
мацией диспетчера о работе основ-
ного и вспомогательного Оборудова-
ния, расположенного в забоях и на
поверхности, строительные площад-
ки оснащаются автоматизирован-
ными системами управления техно-
логическими процессами (АСУТП).
Диспетчерская размещается в од-
ном из зданий, имеет пульт управ-
ления, телевизионные экраны для
контроля с изображением техноло-
гических процессов в различных по-
мещениях строительной площадки,
на самой площадке и в забоях,
где соответственно размещены при-
емо-передающие телевизионные ка-
меры.
Для связи расположенных далеко
друг от друга нескольких строитель-
ных площадок как между ними,
так и. с управлением строительства,
с базами, заводами (например, при
строительстве нескольких горных
тоннелей) используется также и ра-
диосвязь.
7.4.	ВЕНТИЛЯЦИЯ ГЛУХИХ ВЫРАБОТОК
Общие сведения. Поступающий в
подземные выработки состав воз-
духа под влиянием окружающей
среды и проходческих работ суще-
ственно изменяется. Для обеспече-
ния нормальных условий труда в воз-
духе подземных выработок должно
содержаться (по объему) не менее
20 % кислорода, не более 0,5 % угле-
кислого газа. Серьезную опасность
представляет выделение метана при
концентрации от 0,5 до 2 % и выше,
образующего с воздухом взрыво-
опасную смесь.
Предельно допустимая концентра-
ция пыли в воздухе, содержащей бо-
лее 70 % свободной SiC>2, составляет
1 мг/м3, а пыли из цемента, глин,
минералов и смесей, не содержащих
свободной SiO2,—6 мг/м3.
Воздух в рабочей зоне должен
иметь температуру не выше +25° С
и не ниже +2 °C. Допуск рабочих
в забой после производства взрыв-
ных работ разрешается по истече-
нии времени, указанного в паспорте
буровзрывных работ, но не ранее,
чем через 15 мин. При этом содер-
жание ядовитых газов не должно
превышать 0,008 % по объему при
пересчете на условную окись уг-
лерода.
Климатические условия в горных
выработках улучшаются проветрива-
нием выработок, подогревом или ох-
лаждением подаваемого воздуха.
Проветривание стволов шахт. При
проходке стволов шахт применяют
искусственное проветривание с ис-
пользованием вентилятора и трубо-
провода, опущенного в ствол. Для
предотвращения возможного заса-
сывания отработанного воздуха, вы-
ходящего из ствола, вентилятор
устанавливают на расстоянии не ме-
нее 15 м от его устья.
Возможны три схемы проветрива-
ния стволов: нагнетательная, всасы-
вающая и комбинированная. При
нагнетательной схеме (рис.
7.7, а) воздушная струя, выходящая
из трубы, смешивается с продукта-
ми взрыва и разжижает их. Обра-
зующиеся при взрыве газы отбра-
сываются вверх, это способствует
лучшему их смешению с исходя-
щей струей потока.
При всасывающей схеме
нельзя обеспечить эффективное про-
ветривание ствола после взрывов,
так как образовавшиеся при взрыве
газы, поднимаясь, быстро распро-
страняются по стволу, а зона их
засасывания по трубопроводу со-
ставляет 1 —1,5 м.
При комбинированной схе-
м е проветривания (рис. 7.7, б)
устанавливают один вентилятор со
ставом труб для нагнетания свежего
воздуха в забой, а другой вентилятор
со ставом труб — для всасывания
Рис. 7.7. Схемы проветривания стволов шахт
из призабойного пространства воз-
духа, загрязненного вредными газа-
ми. Производительность всасываю-
щего вентилятора принимается на
10—20 % больше нагнетательного.
Обычно применяют нагнетатель-
ную схему проветривания. При
этом обеспечивается усиленное уда-
ление вредных газов. Эта схема
проще и экономичнее других.
Оборудование для вентиляции
обычно состоит из одного венти-
лятора; в стволах большой глубины
устанавливают два вентилятора —
основной для проветривания после
взрыва и вспомогательный для под-
держания в забое нормальных са-
нитарных условий. Применяют один
став труб, который располагают
у стенки ствола вблизи от подъем-
ных отделений для удобства его
осмотра и ремонта. Конец става
труб пропускают ниже полков, раз-
мещенных в стволе.
Основным типом вентилятора для
проветривания шахтных стволов в
период их проходки является цент-
робежный вентилятор ВЦ-7 и др.
Осевые вентиляторы применяют
только для неглубоких стволов, а
также во всех стволах в начальный
период проходки. Такими венти-
ляторами являются ВМ-Зм, ВМ-4м,
«Проходка-500-2м» и др.
Проветривание тоннельных выра-
боток. Тоннельные выработки про-
245
Рис. 7.8. Схемы проветривания горных вырабо-
ток
ходят, как правило, глухими за-
боями. Все подземные выработки
должны быть обеспечены искус-
ственной вентиляцией для поддер-
жания в них нормального состава
воздуха. В отдельных случаях до-
пускается естественное проветрива-
ние выработок при согласовании с
горнотехнической и санитарной ин-
спекциями.
Искусственная вентиляция долж-
на обеспечить непрерывный возду-
хообмен между выработкой и ат-
мосферой.
По аналогии с проветриванием
шахтных стволов существуют три
схемы проветривания тупиковых тон-
нельных выработок: нагнетательная
(приточное проветривание), всасы-
вающая (вытяжное проветривание)
и комбинированная (приточно-вы-
тяжное проветривание).
При приточном проветри-
вании (рис. 7.8, а), чистый воз-
дух от главной вентиляционной
установки / (монтируемой у порта-
ла или на поверхности у ствола шах-
ты) подается под давлением по
трубопроводу 2 к забою 3, а загряз-
ненный направляется к выходу по
выработке. В этом случае призабой-
ное пространство быстро очища-
ется от вредных газов, но загряз-
няет воздух всей выработки.
При вытяжном проветри-
вании (рис. 7.8, б) свежий воздух
поступает к забою по всей выра-
246
ботке, а загрязненный по трубо-
проводу 2 удаляется благодаря
разрежению, создаваемому всасыва-
ющим вентилятором /, расположен-
ным у портала или скважины, про-
буренной с поверхности (или у ого-
ловка ствола шахты на поверхности
земли). В этом случае газы засасы-
ваются из забоя, но по пути к забою
в выработке свежий воздух загряз-
няется, увлажняется, нагревается и
поступает в забой неполноценным.
Для ускорения очищения глухого
забоя от газов взрыва в призабой-
ном пространстве устанавливают
вентилятор местного проветрива-
ния 4.
При приточно-вытяжном
проветривании (рис. 7.8, в) венти-
ляционная установка 7 нагнетает
по трубопроводу 6 свежий воздух
в забой, а вентиляционная установка
/ по трубопроводу 2 всасывает за-
грязненный воздух. Для ограниче-
ния длины зоны распространения
по выработке вредных газов приза-
бойное пространство отделяется гиб-
кой перемычкой 5 или водной заве-
сой. Производительность вытяжно-
го вентилятора принимается на
10—15 % больше, чем нагнетатель-
ного вентилятора.
Правилами техники безопасности
предусмотрено в подземных выработ-
ках при проходке и монтаже обо-
рудования применение приточно-
вытяжной вентиляции. Свежий воз-
дух поступает через порталы, стволы
шахт и подходные штольни. При
большой длине участка, проходимого
одним забоем, и неглубоком зало-
жении тоннеля целесообразно буре-
ние вентиляционных скважин, что
позволяет значительно сократить
длину трубопроводов.
Вентиляция нескольких одновре-
менно работающих забоев в тонне-
лях большой протяженности наибо-
лее просто обеспечивается при на-
личии боковой параллельной штоль-
ни. Свежий воздух при этом посту-
пает через готовый тоннель или на-
правляющую штольню, а загряз-
ненный удаляется через параллель-
ную штольню.
В настоящее время изготавливают
в основном регулируемые вентиля-
торы, что позволяет уменьшить их
напор в начальной стадии проведе-
ния выработки с целью экономии
энергии.
Вентилятор в комплекте с приво-
дом, пусковой аппаратурой, вспо-
могательным оборудованием по уп-
равлению воздушным потоком и
воздуховодами составляет вентиля-
ционную установку. В тоннелестрое-
нии применяют следующие вентиля-
ционные установки: главного провет-
ривания (ГВУ), которые распола-
гаются на поверхности у порталов
или стволов шахт; вспомогательные
(ВВУ), располагаемые в горных
выработках для проветривания от-
дельных участков; местного провет-
ривания (ВМП), располагаемые в
горных выработках для проветри-
вания забоев.
В качестве вентиляторов главного
проветривания применяют центро-
бежные вентиляторы ЦА-76 № 8,
Ц4-76 № 10, ВЦ; в качестве вспо-
могательных—осевые вентиляторы
местного проветривания ВМ-5М,
ВМ-6М.
Для вентиляции подземных вы-
работок после окончания проходче-
ских работ используют главным об-
разом компактные и экономичные
осевые реверсивные двухступенча-
тые вентиляторы ВОМД-24. Для
уменьшения шума применяются
глушители ГШ-5 или ГШ-6, а для
безопасности обслуживающего пер-
сонала перед турбиной вентилятора
устанавливается ограждающая ре-
шетка.
Вентиляционные трубы. Для про-
ветривания стволов шахт применяют
металлические трубы и лишь на
участках расположения подвесных
полков, натяжных рам — гибкие
трубы (воздуховоды).
В горизонтальных и наклонных
выработках также монтируют метал-
лические и гибкие воздуховоды, ко-
торые применяют при приточном про-
ветривании в выработках длиной до
100 м. Наибольшее распростране-
ние имеют стальные трубы диамет-
ром 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0 и
1,2 м с толщиной стенок 2—3 мм и
длиной 3; 3,5; 4 м. Наиболее рас-
пространенный диаметр гибких
труб — 0,4; 0,5; 0,6 м; их стандарт-
ная длина 5, 10 и 20 м. Трубы
диаметром 0,8 и 1,0 м изготав-
ливаются по заказу.
Гибкие вентиляционные воздухо-
воды в горизонтальных и наклон-
ных выработках подвешивают к
тросу, протянутому вдоль выработ-
ки, а металлические прикрепляют к
элементам временной крепи или к
постоянной обделке при помощи
специальных подвесок.
В стволах шахт металлические
трубы подвешивают на двух сталь-
ных канатах, навитых на барабаны
лебедок (при наращивании труб
сверху), или к крепи ствола (или к
расстрелам) с помощью кронштей-
нов, тяг и хомутов (при наращи-
вании труб снизу с подвесного пол-
ка).
Расчет количества воздуха для
проветривания тупиковых вырабо-
ток. Фактическое содержание вред-
ных газов в воздухе определяется
путем взятия проб и их химического
анализа в лаборатории или специ-
альными приборами — газоанализа-
торами, дающими показания непо-
средственно в выработке.
Потребное количество воздуха при
отсутствии в забоях взрывных ра-
бот и выделения газов из окру-
жающих грунтов принимается по
числу одновременно находящихся
под землей людей из расчета 6 м3/мин
на 1 чел.
Подсчитанный объем воздуха дол-
жен подаваться непрерывно в тече-
ние всего рабочего времени со ско-
ростью не менее 0,1 м/с.
Таблица 7.1
Количество подаваемого воздуха, м3/с	Диаметр труб, мм, воздуховода,		при длине м
	до 200	200—400	400—600
До 1,5	400	400	500
1,5—3,0	400	500	600
3,0—4,5	500	600	700
247
Ориентированные диаметры вен-
тиляционных труб в зависимости от
количества подаваемого по ним воз-
духа и их длины приведены в
табл. 7.1.
7.5.	ВОДООТЛИВ ПРИ ПРОХОДКЕ
ВЫРАБОТОК
Водоотлив при сооружении шахт-
ных стволов. При сооружении шахт-
ных стволов из грунта поступает
вода. В редких случаях стволы со-
оружают без притока воды в забой.
Наличие воды отрицательно влияет
на выполнение всех горнопроходче-
ских операций, снижает скорость
проходки стволов.
В процессе сооружения стволов
приток воды не остается постоян-
ным, а изменяется в зависимости
от гидрогеологических условий на
различных горизонтах.
Водоотлив при сооружении ство-
лов шахт должен учитывать ряд
специфических особенностей: пе-
ременную величину притока воды
в связи с пересечением грунтов раз-
личной водообильности; изменяю-
щуюся высоту нагнетания ее; си-
стематическое перемещение насоса в
стволе, что связано с выполнением
взрывных работ и постоянным уг-
лублением забоя ствола; крайне ог-
раниченное пространство для раз-
мещения насоса в стволе; загряз-
ненность воды, содержащей твер-
Рис. 7.9. Схема откачки воды в бадью:
/—отводящий шланг; 2—шланг для подачи сжа-
того воздуха; 3—насос; 4—металлический пат-
рубок; 5—бадья; 6—резиновый шланг для сжато-
го воздуха
248
трудняет работу насосов, а наличие
влажной атмосферы и капежа воды
требует применения влагостойкого
оборудования.
В зависимости от притока воды
применяют следующие способы ее
удаления: при небольших притоках
(4—6 м3/ч) — подъемными сосу-
дами (бадьями), при больших при-
токах воды — насосами.
Водоотлив бадьями явля-
ется наиболее простым способом, при
котором вода из забоя ствола на
поверхность выдается бадьями вме-
сте с грунтом. Вода в бадью
подается при помощи легких пнев-
матических забойных насосов «Гном»
производительностью 15 м3/ч, НЗВ
производительностью 20 м3/ч или
Н-1м производительностью 25 м3/ч
(рис. 7.9).
Водоотлив бадьями может быть
применен, когда
QXb
где Q — количество воды, которое
выдано бадьями совместно с грунтом
за 1 ч, м3; q — величина притока воды
в ствол, м3/ч.
В свою очередь
Q=y6nKIK2,
где Гб — вместимость бадьи, м3; п —
число подъемов в 1 ч; Ki — коэффици-
ент, учитывающий объем пустот (при
мягких грунтах Ki =0,3 4-0,4; при грун-
тах средней крепости =0,4 4-0,5 и при
грунтах крепких К\ =0,54-0,6); fa—
коэффициент наполнения бадьи (обычно
принимают равным 0,75—0,80).
При водоотливе насосами
используют центробежные погруж-
ные насосы вертикального исполне-
ния типа 4ФВ-5м, имеющие произ-
водительность от 90 до 150 м^/ч и
напор от 50 до 60 м вод. ст. при
высоте всасывания 3 м. Эти насосы
и пусковая аппаратура должны мон-
тироваться на металлической раме,
которую надежно крепят на под-
весных устройствах (люльках), по-
зволяющих опускать их по мере уг-
лубления ствола и поднимать в слу-
чае необходимости. Канаты для под-
вески насосов должны иметь не
менее чем 6,5-кратный запас проч-
ности. Для перемещения подвесных
насосов должны применяться тихо-
ходные лебедки, оборудованные ра-
бочим и предохранительными тор-
мозами.
Для водоотлива применяют и цент-
робежные насосы горизонтального
использования, но они неудобны для
размещения в стволах.
В горной промышленности от-
качку воды из забоя ствола произ-
водят по трубам подвесными про-
ходческими насосами центробежно-
го типа (с электроприводами сле-
дующих марок): ВН-ЗА производи-
тельностью 15 м3/ч с напором 60 м
вод. ст., НП-2 производительностью
35 м3/ч с напором 150 м вод. ст.,
ППН-50-12 производительностью
50 м3/ч с напором 250 м вод. ст.
и др. Насосы подвешивают в стволе
на канатах.
Подвесной насос располагают на
расстоянии 4 м от забоя, гибкий вса-
сывающий шланг помещают в водо-
сборник, куда стекает вода. Перед
взрывом зарядов насос поднимают
на высоту 25—30 м от забоя ство-
ла. После взрывания, проветрива-
ния забоя и приведения его в безо-
пасное состояние насос опускают
на дно ствола.
В соответствии с Правилами тех-
ники безопасности при проходке
шахтных стволов для откачки воды
должно быть не менее двух насо-
сов: рабочий и резервный.
При небольших притоках воды
в период проходки в вертикальных
и наклонных выработках вместо
зумпфов делают неглубокие приям-
ки для сбора воды.
Водоотвод и водоотлив при про-
ходке тоннельных выработок. Для
обеспечения нормальных условий
при проходке необходимо периоди-
чески откачивать поступающие в вы-
работки подземные воды. Иногда,
когда проходка тоннеля ведется на
подъем, со стороны низового пор-
тала организуют водоотвод с устрой-
ством канавки, по которой вода само-
теком удаляется из выработок. Од-
новременно с продвиганием забоя
устраивают канавку по оси выра-
Рис. 7.10. Расположение водоотливных уста-
новок в подземных выработках
ботки или у одной из ее сторон и
перекрывают настилом. Размеры ка-
навки и способ крепления ее прини-
мают в зависимости от притока во-
ды и характеристик грунта.
Для рыхления скального грунта
в подошве забоя в месте располо-
жения будущей канавки бурят один
дополнительный шпур, заряд в кото-
ром взрывают одновременно с комп-
лектом шпуровых зарядов забоя.
После уборки грунта канавку оформ-
ляют до проектных размеров с по-
мощью отбойных молотков. Канавки
обычно имеют уклон 0,003 в направ-
лении движения воды. Ширину ка-
навки в свету принимают 0,4—0,6 м,
глубину — до 0,7 м.
В неразмываемых крепких грун-
тах с f>10 и больших притоках
воды канавку обычно не крепят.
В остальных случаях предусматри-
вают ее крепление деревом или сбор-
ным железобетоном. В случае креп-
ления выработки монолитным бето-
ном крепление канавки выполняется
бетоном одновременно с возведе-
нием фундамента. Канавку пере-
крывают железобетонными плитами
или деревянным настилом.
При сооружении тоннелей за-
крытым способом необходимо уст-
ройство системы водоотлива (рис.
7.10). Такая система состоит из
главной (центральной) водоотлив-
ной установки 2, насосы которой
расположены в насосной камере 3
у ствола шахты /, и вспомогатель-
ных (перекачных) установок 4,
располагаемых в забоях тоннелей,
штолен и других выработок.
Главная водоотливная
установка состоит из несколь-
249
ких стационарных насосных агрега-
тов и должна примыкать к стволу
или к околоствольному двору. Ос-
новными параметрами насосной ус-
тановки являются: вместимость водо-
сборника, общая производитель-
ность всех насосов и их напор.
Вместимость водосборника насос-
ной камеры главного водоотлива
должна быть: при притоке воды
300 м3/ч — не менее 150 м3, при при-
токе воды свыше 300 м3/ч вмести-
мость устанавливается проектом.
Число насосов главного водоотлива
следует принимать не менее трех
из расчета: один в работе, один в
резерве, один в ремонте. Для глав-
ных водоотливных установок обычно
принимают центробежные насосы Д
и ЦНС. Их устанавливают в специ-
альных камерах, размеры и распо-
ложение которых определяются про-
ектом. Пол насосных камер дол-
жен быть выше уровня откаточных
путей не менее чем на 0,5 м.
Электропитание насосных установок
главного водоотлива осуществляет-
ся от распределительного щита так,
чтобы первая часть действующих
насосов питалась от одной секции
щита, а вторая — от другой.
Вспомогательные водо-
отливные установки откачи-
вают воду из приямков или водо-
сборников (при проходке выработки
под уклон), расположенных непо-
средственно у забоя, куда вода
поступает самотеком. Насосные ус-
тановки следует размещать в тон-
неле или в специально устраивае-
мых камерах. Емкость и конструкция
водоприемника определяются проек-
том производства работ. Глубина
водосборников вспомогательного во-
доотлива принимается от 0,7 до 1,5 м.
Около каждого водосборника уста-
навливают два насоса (работаю-
щий и резервный). Для удаления
воды из забоев используют центро-
бежные насосы, предназначенные
для загрязненных жидкостей. К та-
ким насосам относят центробежные
насосы серии К.
Воду из вспомогательных водоот-
ливных установок перекачивают в
250
водосборник главного водоотлива по
стальным трубам, а при благопри-
ятном продольном профиле выра-
ботки ее могут направлять в водо-
сборник главного водоотлива по
канавкам.
Для забойных установок приме-
няют насосы «Гном».
Управление центральной и вспо-
могательными водоотливными уста-
новками осуществляется автомати-
чески.
7.6.	ОСВЕЩЕНИЕ ВЫРАБОТОК
При хорошем освещении вырабо-
ток увеличивается производитель-
ность труда рабочих, повышается ка-
чество их работы и снижается про-
изводственный травматизм. Осве-
щаться должны стволы шахт, тон-
нели, штольни, камеры различного
назначения, забои и другие выра-
ботки. Освещенность определяется
условиями производства работ и
санитарными требованиями.
Для освещения выработок исполь-
зуют электрические светильники се-
тевого типа. Кроме этого, на горных
машинах (буровых, погрузочных,
электровозах и т. п.) устанавливают
местные светильники—фары. На-
правляющимся в горные выработки
людям выдаются аккумуляторные
или пламенные светильники, кото-
рые используются в случае отклю-
чения электроэнергии или ее от-
сутствия.
Обязательным требованием, предъ-
являемым к освещению, является
недопустимость его полного от-
ключения, хотя бьь на самый не-
большой промежуток времени. По-
этому все подземные выработки обес-
печиваются электрическим посто-
янно действующим рабочим и ава-
рийным освещением.
В качестве светильников се-
тевого освещения применяют
электрические лампы накаливания
или люминесцентные лампы. Не
допускается применять лампы ста-
ционарного освещения в качестве
ручных переносных. Переносные лам-
пы должны иметь металлическую
сетку для защиты от механического
повреждения.
Для освещения подземных выра-
боток, неопасных по взрыву газа
или пыли, выпускают светильники в
нормальном рудничном исполнении
РН-60-1 с электрической лампочкой
60 Вт, РН-60-2 с лампочкой 60—
75 Вт, PH-100 с лампочкой 100 Вт и
РН-200 с лампочкой 200 Вт.
Для освещения выработок, опас-
ных по газу и пыли, выпускают све-
тильники во взрывобезопасном ис-
полнении РП-25 и РП-60.
Основными составными частями
светильника в нормальном испол-
нении (рис. 7.11) являются кор-
пус /, стеклянный колпак 5, защит-
ная металлическая сетка 4, подвес-
ной крючок 5 и питающий ка-
бель 2.
Светильники во взрывобезопас-
ном исполнении имеют те же ос-
новные части, что и светильники в
нормальном исполнении, но, кроме
этого, их снабжают приспособлени-
ем, обеспечивающим размыкание
цепи при разрушении защитного
колпака.
Для постоянного освещения при-
меняются электрические лампы мощ-
ностью от 40 до 150 Вт. Минималь-
ная освещенность в тоннелях должна
быть 15 лк, в штольнях— 10, в ка-
мерах— 15, в околоствольном дво-
ре — 20 лк.
В призабойном пространстве чис-
ло ламп или их мощность должны
увеличиваться вдвое по сравнению
с нормальным числом или нормаль-
ной мощностью для данного типа
сечения выработки.
В настоящее время для освеще-
ния подземных выработок применя-
ют также люминесцентные лампы,
дающие «дневной» свет. Люминес-
центная лампа представляет собой
стеклянную трубку длиной от 200
до 1500 мм, заполненную аргоном
(кроме аргона, в лампу вводят не-
сколько миллиграммов чистой рту-
ти). Эти лампы потребляют энергии
примерно в 3 раза меньше, чем
обычные лампы накаливания, а срок
службы их значительно больше.
Рис. 7.И. Светильник в нормальном испол-
нении
Освещение прожекторами разре-
шается при условии установки их
в местах, доступных только обслу-
живающему персоналу. Применение
прожекторов в выработках высотой
менее 4 м запрещается. Прожекто-
ры для' освещения рабочих мест
следует устанавливать на высоте и
под углом наклона световой оси, ис-
ключающим ослепляющее действие
светового потока.
В соответствии с Правилами тех-
ники безопасности стволы при про-
ходке должны освещаться источ-
никами электрического света. При
этом наибольшее расстояние между
светильниками составляет не более
15 м при мощности ламп 100—
150 Вт. Забой ствола при проходке
должен освещаться группой ламп с
напряжением в сети 36 В общей мощ-
ностью не менее 500 Вт, располо-
женных под защитным полком. Све-
тильники должны быть защищены от
капежа.
Во время пребывания людей в за-
бое, кроме электрического освеще-
ния, должна находиться также за-
женная предохранительная бензи-
новая лампа.
Напряжение в сети общего осве-
щения принимается:
для тоннелей с нёзачеканенной
обделкой и сырых выработок —
251
Рис. 7.12. Головной светильник
не свыше 36 В; на щитах, укладчи-
ках тоннельной обделки, передвиж-
ных металлических подмостях, бу-
ровых, чеканочных и монтажных те-
лежках — 12 В; для тоннелей с заче-
каненной обделкой (и сухих выра-
боток) — 220 В (при отсутствии спе-
циальной проводки и арматуры вы-
сота подвески должна быть не
ниже 2,5 м).
В настоящее время наиболее часто
применяют следующие переносные
аккумуляторные светильники: голов-
ные—ЛСК-10, ШГС-1, СГ-10 и
«Украина»; ручные с лампами нака-
ливания— РВС-2, ЛАУ-1, ЛАУ-2,
ЛАТ-4; ручные с люминесцентны-
ми лампами — ЛАС-ба, ЛАС-бс,
ЛАС-8 м. Источником электроэнер-
гии впереносных светильни-
ках являются небольшие щелочные
или кислотные аккумуляторы. Го-
ловной светильник (рис. 7.12) состо-
ит из аккумулятора 2, подвешивае-
мого к поясному ремню, осветитель-
ной фары /, прикрепляемой к шах-
терской каске, и электропроводного
кабеля 3. В ручном светильнике
осветительная фара смонтирована
на корпусе, в котором помещен ак-
кумулятор. Горение ламп в акку-
муляторном светильнике обеспечива-
ется в течение 10 ч, а затем акку-
муляторы перезаряжают в заряд-
ных станциях.
Аварийное освещение не-
посредственно в забоях осуществля-
ется аккумуляторными лампами, ко-
торых в каждом забое должно быть
не менее двух.
В стволе, в околоствольном дворе,
в камерах главного водоотлива, элек-
252
трокамерах, складах ВВ, местах пе-
ресечения выработок или тоннелей,
выработках или тоннелях, а также
помещениях замораживающих стан-
ций монтируют систему аварийного
освещения. Сеть аварийного осве-
щения следует питать от отдель-
ного фидера распределительного
щита для подземных выработок и
резервировать от независимого ис-
точника тока. Аварийное освеще-
ние включается автоматически при
отключении рабочего освещения.
В тоннелях и выработках большой
длины через каждые 100 м необ-
ходимо устраивать аварийное ос-
вещение из переносных аккумуля-
торных ламп.
7.7.	ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОННЕЛЕЙ
И МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Общие сведения. Проектирование
тоннелей и метрополитенов, как и
всех других отраслей народного
хозяйства, начинается с разработки
схемы развития отрасли в СССР не
менее чем на 15 лет (по пятилет-
кам), в которую через каждые
5 лет вносятся необходимые уточ-
нения. В СССР разработана Схема
развития и размещения метрополи-
тенов на период до 2000 г. Исход-
ными материалами для нее явились
генеральные планы крупных и круп-
нейших городов с утвержденными
комплексными схемами развития
всех видов городского пассажирско-
го транспорта, в которых обосновы-
вается необходимость строительства
метрополитена. Схема развития и
размещения метрополитенов на пе-
риод до 2000 г. содержит задачи и
основные показатели развития мет-
ростроения в стране, а также обо-
сновывающие материалы по строи-
тельству линий метрополитена в раз-
личных городах общим числом бо-
лее 30 с населением в каждом из
них 1 млн жителей и более. Если в
настоящее время метрополитен экс-
плуатируется в девяти городах и в
них строительство будет продол-
жаться и далее, то до 2000 г. на-
мечается пустить в эксплуатацию
первые линии протяженностью до
15 км еще в 14 городах. Схема
предусматривает распределение ка-
питаловложений по пятилеткам на
дальнейшее развитие действующих
метрополитенов, их реконструкцию,
а также строительство новых мет-
рополитенов; предусмотрены необ-
ходимые объемы и сроки выполне-
ния этих работ.
Перспектива строительства транс-
портных тоннелей предусматривает-
ся схемой развития железных или
автомобильных дорог страны, на
которых эти тоннели будут разме-
щены, а строительство гидротехни-
ческих, мелиоративных и тоннелей
другого назначения — схемами раз-
вития соответствующей отрасли.
На основе схем развития разра-
батываются технико-экономические
обоснования (ТЭО) строительства
линий метрополитенов, железных
дорог и автодорог с тоннелями на
них. На этой стадии проектирования
определяются уже более детально
основные показатели стройки, та-
кие, как длина и направление ли-
нии, ее технологические характери-
стики, планы и продольные разре-
зы, основные конструктивные и тех-
нологические решения, график, ос-
новное оборудование для строи-
тельства, стоимость. На основа-
нии утвержденных ТЭО принима-
ется решение о следующих стадиях
проектирования — разработке про-
екта и рабочей документации, а так-
же о начале строительства. Стадия
проект предусматривает более под-
робную разработку всех элементов
линии метрополитена или тоннеля с
выделением пусковых (по годам)
комплексов, потребности в обору-
довании, материалах, трудовых ре-
сурсах. Обязательной и исключи-
тельно важной частью проекта явля-
ется проект организации строитель-
ства (ПОС), в котором разрабаты-
ваются очередность выполнения под-
готовительных и основных работ,
календарный график строительства
и поставки оборудования, конструк-
ций, материалов и изделий, потреб-
ность в трудовых ресурсах, сред-
ствах механизации. Состав проек-
та — чертежи, схемы, расчеты, пояс-
нительные записки и сметно-финан-
совые расчеты — определяется со-
ответствующими эталонами. С целью
получения более реальных проектов
в их разработке участвуют и строи-
тельные организации — тресты и
управления строительств. Разрабо-
танный проект проходит экспертизу
и согласовывается в строительной
организации, у заказчика, рассмат-
ривается на научно-технических со-
ветах строительного министерства
и министерства-заказчика и после
рассмотрения Госстроем СССР и
Госпланом СССР утверждается.
Обычно только после этого начинает-
ся рабочее проектирование и строи-
тельство. В отдельных случаях до ут-
верждения проекта по специально-
му разрешению правительства или
министерства-заказчика могут быть
начаты подготовительные работы,
такие, как подготовка территории,
расселение жителей из домов, по-
падающих в пятно застройки, вынос
инженерных коммуникаций и др.
Рабочее проектирование ведется
с разбивкой по годам в соответ-
ствии с объемами и видами строи-
тельных и монтажных работ, опре-
деленными на каждый год строи-
тельства календарным графиком в
утвержденном проекте организации
строительства. Каждый год заказ-
чик совместно с подрядчиком —
строительной организацией и проект-
ным институтом (генеральным про-
ектировщиком) составляет под выде-
ляемые капиталовложения наборы
строительно-монтажных работ. Обес-
печить эти работы проектно-сметной
документацией проектная организа-
ция должна в период до 1 июля
предшествующего года. Такой по-
рядок обеспечивает наличие пе-
риода инженерной подготовки про-
изводства и дает возможность плани-
рования работ, заключения субпод-
рядных договоров на ведение спе-
циализированных видов работ, по-
зволяет своевременно заказать стро-
ительные материалы, изделия, кон-
253
струкции, рассчитать необходимое
количество рабочей силы, потреб-
ность в оборудовании и создать
необходимые запасы. Кроме того,
в этот период строительными орга-
низациями или по их заказу про-
ектными институтами выполняются
в соответствии с рабочими черте-
жами конструкций и проектами ор-
ганизации строительства детальные
проекты производства работ (ППР),
а также рабочие чертежи нестандар-
тизированных металлических кон-
струкций и оборудования.
Инженерно-геологические изыска-
ния. На всех стадиях проектирова-
ния основой проектной документации
являются инженерно-геологические
изыскания. Они выполняются при
разработке технико-экономического
обоснования (ТЭО) строительства,
проекта и рабочих чертежей. Поми-
мо этого, в период строительства
ведутся инженерно-геологические ра-
боты с составлением исполнитель-
ной документации по котлованам,
выемкам и горным выработкам.
Инженерно-геологические изыс-
кания осуществляются с полнотой,
которая должна быть достаточна
для оценки условий строительства
и разработки прогноза взаимодей-
ствия геологической среды и под-
земного сооружения. Эти изыскания
выполняются по соответствующей
программе, в которой указываются
состав, объем, содержание, способы
и сроки ведения изыскательских ра-
бот. В соответствии с Инструкцией
по инженерно-геологическим изыска-
ниям в результате проведения изы-
сканий должны быть установлены:
географическое положение и транс-
портные связи района строитель-
ства; климатические условия; гидро-
графия; наличие строительных мате-
риалов; геологическое строение мас-
сива пород, в котором ведется строи-
тельство; гидрогеологические усло-
вия; геологические процессы и явле-
ния (карсты, оползни, сели, проса-
дочность, выветривание и пр.); сей-
смичность; трещиноватость; склад-
чатые и разрывные нарушения мас-
сива; газоносность; гранулометриче-
254
ский и химико-минералогический со-
став, теплофизические и другие ха-
рактеристики грунтов.
Особое внимание при проведении
инженерно-геологических изысканий
должно быть обращено на выявление
зон, неблагоприятных для строи-
тельства, их характер, границы рас-
пространения, размеры, интенсив-
ность развития, влияния на усло-
вия строительства и работу соору-
жения.
Обычно изыскания ведутся в три
периода:
в подготовительный период соби-
раются и изучаются имеющиеся ар-
хивные и другие материалы по райо-
ну изысканий, составляются прог-
рамма и смета, оформляются догово-
ры на ведение работ, создаются по-
левые подразделения;
в полевой период ведутся собствен-
но полевые работы, а также часть
камеральных и лабораторных работ;
в камеральный период ведется об-
работка результатов изысканий, сос-
тавляются отчеты.
При проходке разведочных выра-
боток (скважин, штолен и др.) со-
бираются образцы грунта. Основным
видом инженерно-геологической раз-
ведки являются буровые работы на
глубину, достаточную для определе-
ния инженерно-геологических усло-
вий зоны подземного строительства.
На все буровые работы составляется
подробная документация.
Кроме буровых работ, произво-
дятся геофизические обследования,
которые устанавливают мощность
четвертичных отложений, наличие
древних долин, размывов, зон вывет-
ривания, зон замораживания, усло-
вия распространения подземных вод,
направление и скорости их движения,
границы мерзлых пород. В опытные
работы для этого включаются ку-
стовые и одиночные откачки воды
через кустовые и одиночные сква-
жины и другие работы.
По каждой стадии инженерно-гео-
логических изысканий составляются
технические отчеты, в которых отра-
жаются все вопросы, необходимые
для определения условий подземного
строительства и условий эксплуа-
тации сооружений, которые являются
основой проектирования.
7.8.	ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНИРОВАНИЯ
ТОННЕЛЬНЫХ РАБОТ
Как было сказано выше, основой
для всего планирования строительст-
ва является утвержденный проект и
его неотъемлемая часть — проект
организации строительства (ПОС).
График строительства и все другие
входящие в ПОС документы позволя-
ют вести планирование (по годам
строительства) выделяемых капита-
ловложений, конкретных видов и
сроков выполнения работ, необходи-
мого количества рабочей силы, энер-
горесурсов, материалов, конструкций
и изделий в укрупненном виде без
особой детализации. Более подроб-
ные и точные данные представляют
рабочие чертежи и сметы к ним, прое-
кты организации работ, заказные
спецификации на потребное оборудо-
вание, габаритные чертежи и опро-
сные листы на это оборудование.
Рабочее проектирование является, по
существу, необходимой доработкой и
конкретизацией принципиальных,
технологических, архитектурно-стро-
ительных и других решений, приня-
тых в утвержденном проекте.
Подробно порядок разработки,
согласования и утверждения проек-
тно-сметной документации на строи-
тельство оговорен Инструкцией СН
202-81* Государственного комитета
СССР по делам строительства (Гос-
строя СССР).
График организации
строительства, являясь осно-
вным элементом ПОСа, составляет-
ся с учетом целого ряда данных как
организационного, так и техническо-
го характера. К первым относятся:
директивные сроки начала строи-
тельства в целом и отдельных его час-
тей (например, начало проходки
стволов, готовность выемок); воз-
можное количество строительных
подразделений и их мощности; сроки
поставки на стройку того или иного
проходческого оборудования (щитов,
крупных вентиляторов, подъемных
машин и др.), время освоения строи-
тельных площадок, строительства
постоянных внешних коммуникаций,
таких, как высоковольтные линии
электропередачи; освоение карьеров
песка, щебня и др.
Факторов технического характера
гораздо больше. Это в первую оче-
редь характеристики самого соору-
жения: его протяженность, глубина
заложения, инженерно-гидрогеоло-
гические условия строительства, на-
личие выработок основного и вспо-
могательного назначения (стволы,
штольни и пр.); кроме того, это при-
нимаемые методы и средние темпы
горно-строительных и монтажных
работ, методы и сроки ведения спе-
циальных видов работ, таких, как
замораживание, цементация, сили-
катизация грунтов, методы водопо-
нижения или водоподавления грунто-
вых вод и др.
Следует иметь в виду следующие
основные принципы построения ка-
лендарного графика строительства:
максимально точный учет инже-
нерно-геологических и гидрогеологи-
ческих условий строительства и пра-
вильный выбор соответствующих им
методов ведения работ и горнопро-
ходческого оборудования (для уто-
чнения геологических условий в про-
цессе строительства предусматри-
вается опережающее разведочное
горизонтальное бурение скважин с
отбором керна, опережающая про-
ходка разведочных штолен, часто
являющихся впоследствии выработ-
ками многоцелевого назначения —
транспортными, дренажными,
эксплуатационными);
быстрое развитие фронта работ и
открытие большего количества забо-
ев с целью сокращения общего срока
работ;
преимущественное направление
проходки тоннельных выработок «на
подъем» с целью повышения темпов
и безопасности проходки при отводе
воды из забоя самотеком в дренаж-
ные лотки и по ним — в дренажные
перекачки;
255
по возможности равномерный рост
количества работающих забоев и
загрузки стволов и порталов в тече-
ние всего периода строительства с
учетом производительности приня-
того горнопроходческого, транспорт-
ного и подъемного оборудования;
максимально возможное совмеще-
ние во времени проходческих работ
с бетонными, гидроизоляционными,
монтажно-путевыми и наладочными;
ведение работ на открытом возду-
хе, особенно в суровых климатиче-
ских условиях, по возможности в
летний период (порталы, вентиля-
ционные здания и др.);
опережающее (с поверхности зем-
ли или из штолен) ведение специа-
льных работ, таких, как водопони-
жение, замораживание и др. с тем,
чтобы они оканчивались ко времени
подхода забоев тоннелей к зонам
тектонических нарушений или зонам
со сложными инженерно-геологиче-
скими условиями, в которых произ-
водятся специальные виды работ.
Календарный график строитель-
ства железнодорожного тоннеля в
горных условиях (рис. 7.13) строи-
тся следующим образом. В верхней
части чертежа даются продольный
разрез по оси тоннеля и схематиче-
ский план основных и вспомогате-
льных выработок в определенном
масштабе. Ниже в нескольких строч-
ках приводятся краткие данные по
инженерно-геологическим и гидро-
геологическим условиям строительст-
ва, типы обделок тоннелей и вспо-
могательных выработок, границы
участков проходки с каждого забоя,
принятые методы ведения работ,
вид подземного транспорта. Еще
ниже располагается график строи-
тельства. Сверху вниз график разли-
чен по месяцам или кварталам года,
и время строительства определяется
на графике по вертикали. По гори-
зонтали откладывается пикетаж соо-
ружения. Работы, ведущиеся условно
на одном месте, т. е. без продвиже-
ния забоев или фронта работ (такие,
как освоение стройплощадок, про-
ходка стволов, ведение специальных
видов работ по закреплению грунтов
256
в забое или водопонижению), обычно
изображаются условными обозначе-
ниями, вытянутыми по вертикали
на длине, равной на графике продол-
жительности ведения работ в меся-
цах. Каждому виду работ (проходка
штолен, тоннелей, бетонирование
обделки в них и т. д.) соответствуют
принятые условные обозначения, ко-
торые помещаются на этом же черте-
же. Здесь же помещают принятые
средние скорости проходческих, бе-
тонных, монтажно-путевых и других
работ. Единица измерения — метры
за месяц, а для сосредоточенных в
одном месте работ — их продолжи-
тельность. Наклон линий, обозначаю-
щих какой-либо вид работ, определя-
ется принятым темпом—средней ско-
ростью и соотношением масштаба
длины (по горизонтали) и времени
(по вертикали). Чем выше темпы ве-
дения работ, тем положе выглядят
линии графика. Средние скорости ве-
дения работ принимаются либо на
основе утвержденных в данном ве-
домстве, либо должны быть подтвер-
ждены разработанными циклограм-
мами ведения этих работ, приклады-
ваемыми к ПОСу. Эти средние ско-
рости должны отражать уровень
строительства, достигнутый ко време-
ни строительства данного объекта,
учитывать лучший опыт строитель-
ства, данные аналогичных строек.
К календарному графику строите-
льства часто на этом же чертеже
прикладываются таблицы потребно-
сти (по годам строительства) в осно-
вных строительных материалах и
конструкциях (бетоне, чугунных или
железобетонных обделках и др.), а
также распределение капиталовло-
жений и потребность в рабочей силе.
Потребность в рабочей силе на ста-
дии разработки проекта определяет-
ся (как средняя в данный год строи-
тельства) путем деления стоимости
строительно-монтажных работ на
планируемую (с учетом роста произ-
водительности труда) выработку на
одного работающего на строительст-
ве в течение одного года. В зависи-
мости от района строительства и
видов работ выработка колеблется

Профиль
Зоны
План
Штольня	•
Граниты среднезернистыеретойяи^ые ^П1€ктоиикескихзонах=щаздрр6ленньт
Jb.
Тоннель
i
£ Ч|
в-
U!
t*-5
I

6-д
проходки
га
га
и
Е31
ral
rah
Ы:
га:
га=
7 I ели i
В штольне-злектпооозная откатка, в тоннеле- а
горный с примдненидм оиооозрывных
Кмипкая характеристика пород
Яозцприциент крепости Г
Притоки Воды, м3/ч______
Проектные уклоны________
пикеты
Типы одоелок тоннеля ~~~
- ' - Г> —- - штольни
Вид транспорта
Граниты среднезерниста
2-i\4-6\ 6 IZfZft
Капеж по трещинам. В зонах трещиноватости - до 1
_	._	----—1540
'МНР
МПР
8.3.
МПР-Л
га
га
Рис. 7.13. Календарный график строительства железнодорожного тоннеля
довольно в больших пределах от
9— Ю тыс. до 14— 15 тыс. руб.
на одного работающего в год.
Принципы построения графика
строительства участка линии метро-
политена глубокого заложения в ос-
новном те же, что и графика строи-
тельства горного тоннеля. Особен-
ности его диктуются некоторыми
отличиями этих двух строек. Обыч-
но несколько строящихся станций
метрополитена на линии как бы раз-
деляют весь график строительства
на такое же количество его участ-
ков (плюс участок строительства
депо), на каждом из которых однов-
ременно начинается освоение строи-
тельных площадок^ затем ведется
проходка стволов, подходных выра-
боток, а потом — строительство стан-
ций метрополитенов. Эти отдельные
части графика связываются в единый
график линиями проходки перегон-
ных тоннелей. В последние годы в
практику строительства метрополи-
тенов внедряется метод сквозных
проходов механизированными щи-
9 Зак. 1489
тами либо нескольких перегон-
ных тоннелей, либо всего строя-
щегося участка. Так, при строи-
тельстве ряда линий Ленинградского
метрополитена этот метод позволил
не только добиться рекордных ско-
ростей проходки за месяц (до 1250
м/с), но и поднять средние по всему
участку проходки скорости сооруже-
ния перегонных тоннелей сквозным
методом до 400 — 450 м/мес при
длине участка до 5 км. Осуществле-
ние этого метода стало возможным
благодаря тому, что в пределах стан-
ций односводчатой конструкции
пройденные со смещением относи-
тельно оси пути перегонныечтоннели
являлись после бетонирования опо-
рами свода станции. При строитель-
стве на трассе станций колонного
или пилонного типа этот метод может
быть применен с проходкой участков
станций пилот-тоннелем с последую-
щей переборкой тоннеля диаметром
5,5 м на станционный тоннель.
Применение данного метода эконо-
мически оправдано при использова-
257
нии механизированных щитов с высо-
кими средними скоростями проход-
ки (450 м/мес и более), особенно
если-проходка организована с шахты,
использованной для строительства
предыдущего участка метрополите-
на. Она позволяет организовать про-
ходку сразу с момента начала строи-
тельства следующего участками пока
на остальных шахтах ведутся рабо-
ты подготовительного периода — ос-
воение площадок, проходка стволов
и подходных тоннелей к трассе,
перегонные тоннели могут быть прой-
дены от одного конца участка до
другого. Эта рабочая шахта должна
быть оснащена высокопроизводи-
тельным шахтным подъемом, а пло-
щадка — всеми необходимыми зда-
ниями, сооружениями, хорошо осна-
щенным комплексом складирования
элементов обделки и др.
График строительства участка
линии метрополитена должен учиты-
вать технологическую последовате-
льность сооружения всех элементов
станционных узлов, возможно более
раннее сооружение наклонных ходов
для дальнейшего строительства вес-
тибюлей и монтажа эскалаторов, а
также раннее сооружение выработок
совмещенных тяговых подстанций
(СТП) при станциях с целью скорей-
шего предоставления фронта для ве-
дения трудоемких работ по монтажу
оборудования. При строительстве
на участке метрополитена пересадо-
чных узлов в графике строительства
должны быть отражены работы по
реконструкции станций на действую-
щей линии, по перекладке коммуни-
каций и др.
В связи с внедрением новейших
систем автоведения поездов, осна-
щением метрополитена средствами
телевизионного контроля и управле-
ния в график строительства должны
быть заложены необходимые сроки
проведения этих работ. Завершает
график период обкатки пути, выпол-
нения всех пуско-наладочных работ
и работ по переоборудованию шахт,
использовавшихся для строительст-
ва, для целей их постоянной эксплуа-
тации. В случае если шахты испо-
258
льзовались только для целей строи-
тельства, они должны быть забучены
или законсервированы.
В ПОСе, помимо линейного кален-
дарного графика строительства, раз-
рабатывается и сетевой г р а -
ф и к, являющийся основой опера-
тивного планирования и управления
строительством. Он отображает пос-
ледовательность и продолжитель-
ность отдельных этапов строительст-
ва и работ, а также связи и зависи-
мости между ними — это матема-
тическая модель хода строительства,
которая периодически (например,
2 раза в месяц) используется для
контроля и выявления наиболее нап-
ряженных участков строительства и
работ, лежащих на «критическом
пути». Применение сетевого плани-
рования позволяет добиться сокра-
щения сроков и повышения эффек-
тивности строительства.
Для определения продолжитель-
ности строительства, сроков ввода в
действие объектов, доли объемов
работ (в процентах к сметной стои-
мости) по годам строительства наря-
ду с графиком строительства исполь-
зуются нормы продолжительности
строительства и задела в строитель-
стве предприятий, зданий и соору-
жений (СНиП 1.04.(3-85). Нормы
устанавливают (в месяцах от начала
строительства) общую продолжите-
льность строительства, продолжите-
льность подготовительного периода,
начало и конец передачи оборудо-
вания под монтаж, продолжитель-
ность монтажа оборудования, вклю-
чая индивидуальные испытания, а
также время на его комплексное оп-
робование с учетом времени на необ-
ходимые пусконаладочные работы.
Применительно к строительству
метрополитенов нормы установлены
для линий глубокого и мелкого зало-
жения с учетом категорий сложности
инженерно-геологических и градост-
роительных условий, протяженности
линий, глубины заложения.
К градостроительным условиям
относятся: пересечение линии с круп-
ными инженерными коммуникация-
ми, железными дорогами н автомаги-
стралями при больших объемах ра-
бот по их переустройству или приме-
нению специальных способов ведения
работ; пересечение с крупными вод-
ными преградами, когда требуются
специальные мероприятия при строи-
тельстве линии метрополитена; усло-
вия застройки городской территории,
когда требуются меры по обеспече-
нию сохранности,городских зданий
и сооружений.
По инженерно-геологическим усло-
виям строительства категории слож-
ности устанавливаются в зависи-
мости от характеристики устойчи-
вости грунтов, наличия зон разломов
скальных грунтов, оползней,газопро-
явлений и других неблагоприятных
явлений, условий сейсмичности зоны
стррительства.
По категории сложности градо-
строительных и инженерно-геологи-
ческих условий строящиеся линии
подразделены на простые, средней
сложности и сложные. Так, напри-
мер, для линии метрополитена мелко-
го заложения в простых условиях
продолжительность строительства
определена от 42 мес (при длине ли-
нии до 3 км) до 72 мес (при длине
свыше 9 км), причем продолжитель-
ность подготовительного периода оп-
ределена от 8 до 14 мес. Для линии
метрополитена глубокого заложения
в условиях средней сложности протя-
женностью от 3 до 9 км время строи-
тельства определено 72 мес, а время
подготовительных работ — 11 мес.
Нормы должны также использо-
ваться при составлении планов ка-
питальных вложений, титульных спи-
сков строек, планов подрядных стро-
ительно-монтажных работ, планов
материально-технического обеспече-
ния. Ими должны руководствоваться
проектные организации при разра-
ботке проектов организации строите-
льства.
Цикличность работ. Построение
циклограмм. Для построения кален-
дарного графика работ, в котором
закладываются средние месячные
скорости проходки или других тон-
нельных работ, на каждый вид работ
составляются циклограммы, предста-
9*
вляющие собой план выполнения
производственных процессов за опре-
деленное время, называемое циклом.
Обычно при построении циклограмм
стремятся к получению целого числа
циклов в сутки. В замкнутый цикл
входят все работы, следующие сразу
после взрыва и проветривания забоя:
подача к забою породопогрузочной
машины, зачистка подошвы выработ-
ки, оборка лба, стен и кровли забоя
от нависающих, но неупавших кусков
породы, подача к забою транспорта
(вагонеток, самосвалов или автопое-
здов типа МоАЗ и др.), погрузка и
вывозка взорванной породы, подка-
тывание буровой каретки, наращива-
ние откаточных путей и коммуника-
ций (воздуховодов, освещения, водо-
отвода, водопровода), установка
временной крепи кровли и стен выра-
ботки, разметка и бурение шпуров,
их заряжание, откатка от забоя на
безопасное расстояние (50 — 60 м)
буровой каретки, снятие или защита
коммуникаций, отвод всех людей в
прикрытие, взрывание забоя и про-
ветривание его.
При построении циклограммы по-
льзуются нормами выработки рабо-
чих и продолжительности отдель-
ных видов работ, которые приводят-
ся в сборниках ЕНиР (Единые нормы
и расценки). Помимо них, пользуют-
ся данными опыта передовых коллек-
тивов при скоростных методах веде-
ния работ.
Циклограммы содержат перечень
всех работ цикла, единицы измерения
и объемы работ каждой операции,
нормы выработки, количество людей
в звене и продолжительность работы
в часах и минутах.
Максимальных результатов дости-
гают при ведении работ, когда все
операции цикла обеспечены оборудо-
ванием, соответствующим данным
инженерно-геологическим условиям.
При этом высокопроизводительным
должно быть и оборудование для
бурения шпуров для взрывания поро-
ды на очередную заходку, и обору-
дование по уборке взорванной поро-
ды. Забой должен быть оснащен
средствами малой механизации.
259
Циклограмма должна предусмат-
ривать максимально возможное сов-
мещение операций. Например, с над-
винутой к взорванной породе буровой
каретки может параллельно с убор-
кой породы (под ее выступающим
вперед консольным верхним ярусом)
выполняться установка анкеров и
сетки крепления забоя. Наибольшего
успеха достигают те коллективы, где
бригады комплексные, работающие
по методу бригадного подряда, а все
члены бригады хорошо знают и вы-
полняют не только свои операции, но
и владеют смежными специальностя-
ми. Хотя циклограммы составляются
исходя из целого числа циклов в сут-
ки при ведении скоростных прохо-
док, когда каждая операция как бы
спрессовывается во времени, это пра-
вило нарушается. От смены к смене
идет передача работ на ходу без оста-
новки оборудования. Каждую смену
на экранах проходки в конторе участ-
ка отмечают объемы выполненных
за смену работ и ход выполнения
месячного задания. Социалистиче-
ское соревнование между бригадами
и участками способствует повыше-
нию производительности труда и
достижению высоких результатов.
На рис. 7.14 приведена циклограм-
ма проходки железнодорожного тон-
неля способом сплошного забоя с
применением буровзрывных работ.
Площадь сечения выработки 59,8м2,
коэффициент крепости грунта f=7-?
8; за один цикл забой продвигается
на 3 м.
Для улучшения планирования и
организации тоннельных работ испо-
льзуются также утвержденные мини-
стерством альбомы типовых техно-
логических схем ведения проходче-
ских, бетонных и монтажных работ,
которые включают в себя чертежи
технологических схем, перечни горно-
проходческого, бетонного, транспорт-
ного и другого оборудования, схемы
и чертежи элементов временного
крепления выработок, паспорта буро-
взрывных работ, схемы откаточных
путей, примеры расчета элементов
проекта производства работ, под-
земного транспорта и др.
Как было сказано выше, максима-
льные скорости сооружения тоннелей
возможны, когда все элементы тех-
нологического процесса соответст-
вуют друг другу и «узких мест» в
этой цепочке не имеется. Поэтому
мало иметь высокопроизводительную
технику в забое, нужно, чтобы транс-
порт породы и элементов конструк-
Наименование работ	Единица измере- ния	Объем работ	Трудоем кость, чел.-ч	Есмена						И смена						Шсмена					27 смена				
				1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	1	2,		5	6	1 .	23	4	5	6
Подготовка к бурению	—	—	—																						
бурение шпуров	м	394	4,7				~5																		
Заряжание шпуров	шт.	123	14																						
Отгон бурильной установки	—	—	—																						
Взрывание шпуров и про- ветривание забоя	—	—	—								I														
Приведение забоя в безопас- ное состояние	—	—	—																						
Погрузка породы	м3	180	8,1														2								
																									
бурение шпуров под анкеры	м	52	11,4																						
Установка анкеров	шт.	27	10,2																						3
Навеска металлической сетки	мг	30	7,2 .																						
Укладка временного пути	м	3	2,2																						
Устройство водоотливной канавки	м	3	3,1																						
вспомогательные работы	—	—	—														7"				7в				
Рис. 7.14. Циклограмма проходки железнодорожного тоннеля (цифрами обозначено число
людей, занятых на операции)
260
ций или материалов по тоннелю, а
также по вертикальным или наклон-
ным выработкам был способен обес-
печить возможности производитель-
ной работе в забое. Расчет потреб-
ности в транспортных средствах и
производительности шахтных подъе-
мов оформляется также в виде свое-
образных графиков. На рис. 7.15
приведен график движения составов
с вагонетками по тоннелю диамет-
ром 5,5 м, сооружаемому комплексом
КТ-1-5,6, при длине перегона около
2 км. На графике указывается время
движения порожних и груженых сос-
тавов, погрузки под транспортером
комплекса, нахождения состава в
рудничном дворе, перестановки элек-
тровоза из головы состава в хвост
при маневрах. Выше графика может
быть приведена схема маневров сос-
тавов у технологического комплекса.
Для обеспечения проходки тоннеля
со скоростью 525 м/мес при длине
перегона около 2 км необходимо
иметь четыре состава из восьми ваго-
неток вместимостью 1,5 м3 каждая, а
для подвозки блоков обделки — еще
по три блоковозки. При составлении
графика движения составов принята
средняя скорость по перегону 8 км/ч.
При этих же исходных данных, но
длине перегона 1 км данную скорость
проходки могут обеспечить два соста-
ва. Безусловно, для обеспечения
столь высокой скорости сооружения
тоннеля необходимо поддерживать
узкоколейные пути, троллейный про-
вод и подвижной состав в отличном
состоянии, вовремя проводить их
профилактический осмотр и ремонт.
Оперативное планирование и упра-
вление строительством. Стадия опе-
ративного планирования и управле-
ния строительством охватывает вре-
мя с момента подготовки строитель-
ства и доведения до исполнителей
исходных данных до завершения
всех работ по строительству и сдаче
тоннеля или линии метрополитена в
эксплуатацию.
На стадии оперативного планиро-
вания и управления строительством
производятся: составление и выдача
исполнителям на основе годовых
Рис. 7.15. График движения составов при
проходке перегонного тоннеля механизирован-
ным комплексом КГ-1-5,6:
а—маневры электровоза у щита; б—маневры
электровоза в околоствольном дворе; в—погрузка
породы в вагоны; г—монтаж обделки очередного
кольца; цифры в кружочках обозначают номера
составов
планов и сетевого графика опера-
тивных планов — квартальных, ме-
сячных, декадных; сбор информации
о фактическом выполнении работ, ее
анализ, выдача рекомендаций руко-
водству и принятие решений по кор-
ректировке сетевого графика; доведе-
ние откорректированного графика
до исполнителей и контроль его ис-
полнения.
Кроме этого, для повышения эф-
фективности управления строитель-
ством применяется автоматизирован-
ная система управления технологиче-
скими процессами (АСУ ТП). В рам-
ках ее совершенствуется структура
оперативно-диспетчерского управле-
ния, внедряются новые эффективные
технические средства на базе совре-
менной электронно-вычислительной
техники. Эта система позволяет вести
непрерывный контроль за выполне-
нием заданий и материально-техни-
ческим обеспечением, оперативно
принимать решения.
Непосредственные исполнители —
бригады получают, помимо месяч-
ных, ежедневные задания, которые
фиксируются в горном журнале.
Контрольные вопросы
1.	Перечислите основные сооружения,
располагаемые на тоннельной строительной
площадке.
2.	Каково назначение вентиляции и како-
вы наиболее распространенные схемы про-
ветривания забоя?
3.	В чем заключаются основные требова-
ния к освещению тоннельных выработок?
261
Глава 8
РЕМОНТ, РЕКОНСТРУКЦИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ
8.1.	ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КАПИТАЛЬНОГО РЕ-
МОНТА И РЕКОНСТРУКЦИИ ТОННЕЛЕЙ
Нормальная эксплуатация тонне-
лей не всегда может быть обеспечена
проведением ремонтных работ в про-
цессе текущего содержания. В ряде
случаев факторы, влияющие на сос-
тояние тоннельной конструкции (ин-
женерно-геологические условия, сей-
смические воздействия, материал и
конструкция обделки, отступления в
процессе строительства от проекта,
несвоевременное проведение ремонт-
ных работ и т. д.), могут вызвать
потерю ее устойчивости и несущей
способности, увеличить деформации
и привести к необходимости преж-
девременного капитального ремонта,
а в некоторых случаях даже к рекон-
струкции всего тоннельного сооруже-
ния. Появление подобных дефектов
требует немедленного выяснения
причин их возникновения и приня-
тия необходимых мер. по их ликвида-
ции. Как правило, они не могут быть
устранены силами дистанции пути в
процессе текущего ремонта и тре-
буют привлечения специализирован-
ной строительной организации для
производства капитального ремонта
или реконструкции тоннельного соо-
ружения.
Капитальный ремонт соо-
ружения предполагает восстановле-
ние разрушившейся по тем или иным
причинам конструкции до своего
первоначального вида, размеров и
состояния. Такое восстановление це-
лесообразно в случаях, когда в ре-
зультате длительного воздействия
ряда неблагоприятных факторов дол-
говечность конструкции исчерпана и
наступает ее предел. Как правило,
при капитальном ремонте выполня-
ются работы по перекладке отдель-
ных элементов обделки, осушению
тоннелей, ремонту верхнего строения
пути и другие работы, не связанные
262
с переустройством тоннельного соо-
ружения или изменения его констру-
кции.
Реконструкция тоннельного
сооружения имеет своей задачей
существенно изменить конструктив-
ные детали или параметры обделки,
усилить ее или заменить существую-
щую конструкцию более мощной.
Необходимость в таких работах появ-
ляется в тех случаях, когда в про-
цессе изысканий и проектирования
не были учтены определенные факто-
ры, которые в дальнейшем оказали
существенное влияние на целост-
ность сооружения.
В ряде случаев нарушение норма-
льной эксплуатации тоннельного соо-
ружения происходит не только при
разрушении тоннельных сооружений,
а также в результате появления осо-
бых, специфических для подземных
сооружений факторов, не связанных
с целостностью несущей конструк-
ции. Такими факторами могут являться
негабаритность или недостаточная
пропускная способность однопутного
тоннеля при переустройстве однопут-
ных железнодорожных линий на
двухпутные. В этих случаях также
возникает необходимость в рекон-
струкции тоннельного сооружения,
так как при еще достаточной несу-
щей способности самой обделки тон-
нель может оказаться непригодным
для дальнейшей эксплуатации.
При реконструкции железнодо-
рожных тоннелей осуществляются
работы по усилению обделки или ее
замене более мощной, возводится об-
делка в безобделочных тоннелях,
устраняется негабаритность, переус-
траиваются однопутные тоннели в
двухпутные, т. е. ведутся работы,
связанные с коренным переустройст-
вом тоннельного сооружения.
Специфической особенностью ра-
бот по капитальному ремонту и ре-
конструкции тоннелей является край-
не стесненный фронт и в большинстве
случаев неизбежность их ведения в
условиях движения поездов. Поэтому
эти работы являются весьма трудоем-
кими и требуют значительных ма-
териальных затрат.
8.2.	КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ ТОННЕЛЕЙ
Полная или частичная перекладка
отдельных элементов обделки, вы-
полняемая при капитальном ремонте
тоннелей, как правило, не предусмат-
ривает их конструктивных измене-
ний или усилений, а имеет целью
лишь удаление и замену деформиро-
вавшейся или пришедшей по каким-
либо причинам в негодное состояние
кладки новым материалом. Приме-
няемый для этого бетон должен иметь
марку не ниже 200 и приготавлива-
ться на быстротвердеющем портланд-
цементе, а при наличии в подземных
водах сульфатной агрессии — на су-
льфатостойком или глиноземистом
цементе марки не ниже 300 с добав-
кой ускорителей схватывания бетона.
Перекладка сводов осуществляет-
ся, как правило, с применением ме-
таллических инвентарных поддержи-
вающих (несущих) кружал отдель-
ными участками длиной до 3 м, но не
более одной трети длины кольца
(рис. 8.1).
После проходки в замковой части
штольни 4 на всю длину участка при-
ступают к одновременной разборке
кладки по обе стороны от оси тон-
неля, обеспечивая выработку надеж-
ной крепью, опирающейся на инвен-
тарные поддерживающие кружала 9.
Разборка кладки ведется отбой-
ными молотками с передвижных под-
мостей, смонтированных на железно-
дорожной платформе. Затем уста-
навливают деревянные кружала 6, по
которым укладывают доски опалуб-
ки 5. Бетонирование свода произво-
дят радиальными слоями толщиной
20—25 см одновременно с обеих сто-
рон и по всей длине перекладываемой
секции от пят свода к его замковой
части. По достижении бетоном проек-
тной прочности через вставленные
при бетонировании трубки произво-
дят нагнетание цементно-песчаного
раствора для заполнения заобделоч-
ных пустот.
Перекладка стен ведется участка-
ми такой же длины. Разборку кладки
ведут отбойными молотками с перед-
вижных подмостей сверху вниз, под-
крепляя породу временной деревян-
ной крепью (рис. 8.2), опирающейся
на инвентарные поддерживающие
кружала 4. Затем устанавливаются
Рис. 8.1. Схема перекладки обделки свода тоннеля, расположенного в слабых грунтах:
/ — прогоны; 2—забивная крепь; 3—верхняк; 4—штольня; 5—опалубка; 6—деревянные кружала; 7—
вновь укладываемый бетон; 8—старая каменная кладка; 9—поддерживающие кружала передвиж-
ной металлической крепи; 10—прокладки и клинья; //—подкружальные опоры
4*125-500
263
Рис. 8.2. Схема перекладки стен тоннеля, расположенного в слабых грунтах:
1— прогоны; 2—очертание габарита; 3—прокладка и клинья; 4—поддерживающие кружала перед-
вижной металлической крепи; 5—старая обделка; 6—забивная крепь; 7—опалубка; 8—деревянные
кружала; 9—вновь укладываемый бетон; 10— подкружальные опоры
А-А
деревянные кружала S, по которым
укладываются доски. Бетонирование
стен 9 производят снизу вверх слоями
толщиной 20 — 25 см с уплотнением
бетонной смеси вибраторами, остав-
ляя при этом под пятой свода зазор
высотой 50 — 60 см, который через
несколько дней после начала схваты-
вания бетона забивается жесткой
бетонной смесью.
Разборка кладки на смежных уча-
стках стен допускается по достиже-
нии вновь уложенным бетоном проек-
тной прочности. Нагнетание цемент-
но-песчаного раствора за обделку
осуществляется через заложенные в
бетоне трубки диаметром 40 — 50 мм
перед распалубкой стен.
Перекладка обратных сводов (рис.
8.3) тоннелей производится под прик-
рытием разгрузочных металлических
пакетов, которые представляют собой
двутавровые балки, скрепленные с
рельсовым звеном. Это дает возмож-
ность образовать своего рода мост,
под защитой которого можно осуще-
ствлять перекладку обратных сводов
участками длиной по 3 м.
Установка и снятие инвентарных
металлических пакетов 5 произво-
дятся в «окна» с помощью путеук-
ладочного крана на железнодорож-
Рис. 8.3. Схема перекладки обратного свода:
а—из монолитного бетона; б—из сборного бетона; / — вновь уложенный бетон; 2—старая кладка; 3—
расстрелы; 4—рельс; 5—разгрузочный пакет; 6—боковая затяжка из досок; 7—лекала; 8—опалубка; 9—
щебеночная подготовка; 10—сборный бетон; //—опорные брусья
264
ном ходу. Работа по перекладке об-
ратных сводов ведется в такой пос-
ледовательности: после установки
разгрузочных пакетов удаляют бал-
ласт, а затем с помощью отбойных
молотков разбирают дефектный об-
ратный свод на всю ширину тоннеля,
закрепляя одновременно стены вы-
работки дощатой затяжкой 6 и рас-
стрелами 3. После удаления разоб-
ранной кладки обратного свода де-
лается щебеночная подготовка 9
толщиной не менее 10 см, устанав-
ливаются лекала 7, опалубка 8 и бе-
тонируется новый свод.
В последнее время перекладка об-
ратных сводов осуществляется с по-
мощью сборных элементов, которые
устанавливаются на цементном раст-
воре по щебеночной подготовке 9
краном. Замоноличивание пят обрат-
ных сводов производят жестким бето-
ном толщиной 10 — 20 см.
Перекладка деформированных во-
доотводных лотков в настоящее вре-
мя выполняется, как правило, путем
их замены типовыми сборными желе-
зобетонными конструкциями. Их раз-
меры обычно составляют для одно-
путных тоннелей 30X30 см, а для
двухпутных — 50X50 см. При значи-
тельном поступлении подземных вод
сечение лотков определяется расче-
том. Омоноличивание блоков произ-
водят цементным раствором. При
перекладке водоотводных лотков
производится и перекладка смот-
ровых колодцев также из ' сбор-
ного железобетона. В суровых кли
матических условиях перекладка
лотков должна сопровождаться вос-
становлением предусмотренных утеп-
лителей.
8.3.	РЕКОНСТРУКЦИЯ ТОННЕЛЕЙ
Усиление существующей конструк-
ции обделки. Усиление конструкции
выполняется, как правило в том слу-
чае, если физико-механические свой-
ства самого материала обделки не
изменились или изменились.незначи-
тельно, т. е. когда материал прак-
тически не потерял своих первона-
чальных прочностных характеристик
и внутреннее очертание существую-
щей обделки при этом отвечает тре-
бованиям современных габаритов.
Усиление несущей конструкции —
обделки может выполняться путем
тампонирования пустот за обделкой,
цементации самой обделки, торкрети-
рования, устройства монолитной же-
лезобетонной рубашки или нанесения
слоя набрызгбетона в сочетании с
металлической сеткой, анкерами или
арками.
Тампонирование пустот за
обделкой и непосредственно трещин
в породе является одним из весьма
эффективных мероприятий по усиле-
нию тоннельных конструкций. Для
тампонирования пустот чаще всего
нагнетают за обделку цементные,
цементно-песчаные и цементно-гли-
нистые растворы с различными до-
бавками, повышающими их водоне-
проницаемость, скорость схватыва-
ния и твердения, уменьшающими
усадочные явления и увеличивающи-
ми радиус растекания. Работу целе-
сообразно вести с помощью специа-
льного рабочего поезда, состоящего
из мотовоза и нескольких платформ,
на которых установлены подмости,
оборудование и материалы для наг-
нетания.
Цементация обделки осуще-
ствляется через пробуренные в шах-
матном порядке скважины 3 (рис.
8.4) диаметром 45 — 65 мм на глу-
бину не более чем 2/3 толщины обде-
лки 17. В них нагнетают цементный
раствор с различными добавками
(хлористый кальций, алюминат нат-
рия, бетонитовая глина и др.), состав
и консистенцию которого назначают
в зависимости от состояния обделки,
степени и характера ее повреждения
и обводненности. Цементацию осу-
ществляют гидравлическими плун-
жерными растворонасосами 11 и 12
с максимальным давлением 0,1 МПа,
что желательно производить через
инъекторы 15 с обратной циркуля-
цией. Работы по цементации ведут в
«окна», причем оборудование уста-
навливают на социальной платформе
4, подаваемой в тоннель мотовозом.
265
Рис. 8.4. Схема размещения на платформе
оборудования для цементационных работ:
/ — весы; 2—емкость для цемента; 3—скважина;
4—платформы; 5—водопроводная линия; 6—ре-
зервный бак для воды; 7—растворомешалка; 8—
бак для раствора; 9—шланги; 10—манометры;
// — резервный растворонасос; 12—основной раст-
воронасос; 13—скважины; 14—пробковые краны;
15—инъекторы; 16—распределительная гребен-
ка; 17—бетонная обделка
Торкретирование внутрен-
ней поверхности обделки применяет-
ся для ее защиты от выветривания, а
также усиления конструкции за счет
увеличения ее сечения. Одновремен-
но с этим слой торкрета, наносимый
на внутреннюю поверхность обделки,
Рис. 8.5. Схема усиления обделки железо-
бетонной рубашкой:
/—старая обделка; 2—анкер; 3—металлическая
сетка; 4—бетон
266
служит своего рода гидроизоляцией
и в определенной степени повышает
ее водопроницаемость. Торкретиро-
вание ведут слоями до 10— 12 мм
общей толщиной покрытия в 20 — 40
мм. Слои наносят торкрет-аппаратом
с рабочим давлением до 0,35 МПа.
Количество и толщину слоев, составы
наносимых растворов, объем пода-
ваемой к соплу установки воды и
необходимость армирования опреде-
ляют в проекте реконструкции в зави-
симости от конкретных условий и
уточняют опытным путем.
Железобетонная рубаш-
к а является весьма эффективным
средством и широко используется для
усиления обделки тоннелей. Она с
успехом применяется как при нали-
чии достаточных запасов в отноше-
нии соблюдения габаритов, так и при
их отсутствии. В первом случае перед
устройством рубашки внутренняя по-
верхность обделки очищается от гря-
зи, копоти, отслаивающихся частей
кладки и для лучшего сцепления
бетона с материалом кладки делается
насечка. Во втором случае обделку
предварительно подкрепляют несу-
щими кружалами, срубают слой
кладки необходимой толщины и лишь
затем сооружают рубашку. С целью
предохранения обделки от дальней-
шего разрушения железобетонную
рубашку (рис. 8.5) целесообразно
устраивать в тоннелях или на отдель-
ных его участках, где обделка имеет
значительнее дефекты — каверны,
выщелачивание раствора, выветри-
вание материала, сильную трещи-
новатость и т д. Толщина рубаш-
ки назначается в зависимости от
глубины разрушения кладки, имею-
щихся запасов габарита, из условий
удобства бетонирования, но не менее
20 см. Для обеспечения надежной
связи рубашки с конструкцией арма-
тура крепится к обделке металличес-
кими анкерами диаметром 16—24 мм,
расставляемыми в шахматном поряд-
ке с шагом около 1 м. Бетонирование
рубашки осуществляется, как прави-
ло, пневмобетоноукладчиками с пе-
редвижных подмостей за опалубку,
установленную по кружальным ар-
кам.
Помимо железобетонных рубашек
с арматурой обычного типа, в качест-
ве усиляющей конструкции могут
применяться рубашки, армирован-
ные жесткой арматурой — металли-
ческими арками. Такая конструкция
целесообразна в условиях интенсив-
ного движения поездов и особенно на
аварийных участках, когда обделку
необходимо немедленно подкреплять.
После установки металлических кру-
жал они свариваются между собой
продольной арматурой в единый кар-
кас и затем производится укладка
бетона. Опалубка в этом случае
может крепиться непосредственно
к кружалам.
Все работы по сооружению желе-
зобетонных рубашек выполняются
с передвижных подмостей в «окна»
продолжительностью около 4 ч.
Усиление набрызгбето-
н о м в последнее время получает
все большее распространение и явля-
ется одним из наиболее прогрессив-
ных, экономичных и эффективных
способов повышения несущей спо-
собности тоннельной обделки. В за-
висимости от характера и степени
разрушения обделки конструкция
усиления может быть принята разли-
чной. Наибольшее распространение
получили сплошные набрызгбетоя-
ные покрытия и набрызгбетонйые
покрытия в сочетании с анкерами
или арками. Во всех случаях оно мо-
жет быть выполнено как по метал-
лической сетке (армированный наб-
рызгбетон), так и без нее. Порядок
работ остается таким же, как и при
устройстве железобетонной рубашки.
Разница заключается лишь в том,
что вместо монолитного бетона при-
меняется безопалубочный метод бе-
тонирования, т. е. набрызгбетон.
Замена существующей обделки бо-
лее мощной. Необходимость в замене
существующей обделки более мощ-
ной возникает либо вследствие поте-
ри его первоначальной несущей спо-
собности, либо в результате возра-
стания действующих на нее нагрузок.
Работы по замене обделки могут
выполняться изнутри либо снаружи.
Внутреннийспособ приме-
няется при необходимости заменить
обделку на участках небольшой дли-
ны, так как производство этих работ
связано с получением достаточно
продолжительных «окон», что на
грузонапряженных линиях не всегда
возможно.
Все работы, связанные с наруше-
нием целостности обделки в эксплуа-
тируемых тоннелях, производят с по-
мощью несущих металлических кру-
жал или специальной передвижной
крепи. Основное их назначение — во-
спринять горное давление на рекон-
струируемом участке, обеспечить бе-
Рис. 8.6. Этапы работ по замене существующей обделки более мощной
267
зопасность производства работ и
движения поездов. Тип кружал и
расстояние между их осями выби-
рают в зависимости от инженерно-ге-
ологических условий расположения
тоннелей и конкретных условий прои-
зводства работ.
После установки инвентарных
несущих (поддерживающих) кружал
2 (рис. 8.6) проходят надсводную
штольню 3 с опиранием ее стоек 4
на несущие кружала (этап /). Затем
разбирают старую обделку /, дораба-
тывают грунт до полного профиля
новой обделки и крепят выработку
системой лонгарин 5 и штендеров 6,
опирая последние также на несущие
кружала 2 (этап //). После этого
устанавливают деревянные кружала
7 и доски опалубки S, бетонируют
обделку 9 (этап III), дают бетону
набрать прочность и снимают несу-
щие металлические кружала и опалу-
бку (этап IV). Работы ведут, как
правило участками длиной по 2 м
одновременно по обе стороны от оси
пути.
Наружныйспособ, как пра-
вило, применяется в тех случаях,
когда переустройству подлежит об-
Рис. 8.7. Схема реконструкции тоннеля наруж-
ным способом:
/—старый фундамент; 2—новая обделка; 3—за-
бивная крепь; 4—деревянные кружала; 5—
доски опалубки; 6—несущее металлическое кру-
жало; 7—лонгарина; 8—стойка; 9—штольня
268
делка на всем протяжении тоннеля и
реконструкция при этом связана еще
и с необходимостью ликвидации су-
ществующей негабаритности. Работы
также начинают с подкрепления ста-
рой обделки металлическими несу-
щими кружалами 6 (рис. 8.7). Затем
проходят штольню 9 над обделкой
свода тоннеля и крепят ее полным
дверным окладом. Далее приступают
к разработке калотты с установкой
лонгарин 7 и стоек 8. Разработку
калотты ведут симметрично в обе
стороны от оси тоннеля. Завершают
работы установкой деревянных кру-
жал 4, досок опалубки 5 и бетониро-
ванием нового свода. После дости-
жения бетоном проектной прочности
разбирают опалубку, снимают дере-
вянные кружала и металлические
несущие кружала.
Переустройство обделки с помо-
щью щитового комплекса.. Одним
из возможных вариантов реконструк-
ции тоннелей является частичная или
полная перекладка существующей
тоннельной обделки с помощью щи-
тового комплекса без перерыва дви-
жения поездов. Под защитой такого
комплекса выполняются все горно-
проходческие работы при одновре-
менном ограждении зоны движения
поездов. С его помощью могут выпол-
няться работы как по перекладке
только сводовой части обделки с
оставлением стеновых участков, так и
по полной замене существующей об-
делки на более мощную, имеющую
большие размеры внутреннего очер-
тания.
Щитовой комплекс, под защитой
которого осуществляется перекладка
сводовой части обделки, состоит из
проходческого полущита 5 (рис.
8.8), блокоукладчика 4, изгибающих-
ся ленточных транспортеров 2 для вы-
дачи грунта, катучих металлических
кружальных секций 6, ограждаю-
щих зону движения поездов от зоны
горнопроходческих работ, и техноло-
гических подмостей I с узкоколейным
рельсовым путем. Новая обделка
сводовой части выполняется из желе-
зобетонных ребристых блоков 7, сое-
диненных между собой по радиаль-
692
-Veh эноиес! я homVedo хинсЬфэои
-ХЕ VOfllO И1ЧННЕЯОЕИНЕ jdo И ХЕНХЭб
-эн xoiEflHdxEwaXVadu (Еяиааям ojoh
-dox аинэшХао) BHHaifflEduEH
о j о 0 d 9 u в и х в и d и о d а
•(6‘g and) wBHHaifflEduEH wKeV oh
вахаХГая изеэннох о<чхаоннэн1Гоя9О a
Egqdog a^HiMEdu HOHHawadfloa g
ВИНЭЖМООЭ OJOH4IT3HHOX
HHTiMXdxoHOMad Hdu И1гй ияЕаХГдо exh
-owad ojohЧ1ГЕХИhem aaaaiiodu н имвиП
-EEHHEJdo Hwi4H4iraxHodxa имчннея
-odHEBIfEHYiaUD ВЭХО1ВН1ГОШЧЯ ‘яомеин
-ЕХЭМ И НИШЕМ Х1ЧНЧ1ГЕИ'ПЭНЭ ВИНЭНЭМ
-Hdu И1ГИ XEdXEE XI4H4IfEHdaXEМ И Х1ЧЯ
-OVKdx Х1ЧНЧ1ГЭХИИЕНЕ 9HTnK99dx ‘1ЧХО9
-Ed ‘EXHOwad олашХяах aaaanodu я вз
-ХЭВ1ГЯХЭЭШКЭ0 но ох ‘ихЛн ИИННЕХЭИ!/
HWEflXDtfado И ИМЕ1ГИЭ НЭН1Г0ШЧЯ ЧХ1Ч9
хажом и ЯИ1ГЭЯЭН HMiratfgo иончеэннох
яояхэеьК xi4H4iraVxo йхаоннанТГоядо
ИИНеГИЯМИЕ OU XOQEd МЭЧ.90 И1ГЭЗ
н х и Bwadfl ээнмие я иэ1Гэ1ген
oiHHEflOEEdgo ‘HoxHXdj XNHhoiraVgo
-ЕЯ о!инэьХн ‘EXDEVifEQ o^инэжижeEd
‘ЕН0ХЭ9 HHEOddOM ‘ИЯХГЕЕЯ СИ EdOHXOEd
ОЛОНХНЭМЭП И EXHXdj 01ИНЕЯ1ЧМ1ЧЯ и
О1ИНЕЯИЬЕ1ГЭТП1ЧЯ Я XHtfOflHdU ‘В1ГЭНН0Х
ХяуэХГдо eadah вEяинodц ‘Etfog HHiratf
-90 ихэоннан^оядо аияхэ1Гэ1гэя xoieh
-инеоя ‘винаж^ооэ ияиxэиdaxяEd
-ex апннои'ПЕХЕКггнэяе adaw иончуэх
-иьеня я XHTnoiEmvXxX ‘яохяафэ'п' ея
-хэнигпчкгод aHXHfleEd и аинауявоц
MMYiviVAifuoxe хи аээа1ю<ш о изизннох
BMVlBlfOEMOdtfMJ И ЗИНЗГПХЭО Г8
g wairaxEiaHJEHodoexaEd
вэхэвнеошчя 9ОЯО1Г9 xHxandgad ей Хя
-iratfgo oiXhoh ее Edofixaed эинехэнлец
ижгаГдо Hod^xa ннаха eh Baxasdnuo
И ‘ХЕХЕОд ЕН МЕЯГП М1ЧЯЭТ1Ч1Г0Я И WI4H
вэмэ1гииоя oJoeoiHlnXiron сячТпоиои э BiraHHOj. вЯоаэ вя1эио(11эЛэдэи вкэхэ 8'8
д-д	д-д	V-V
Рис. 8.9. Классификация мероприятий по осушению тоннелей
тоннельной поверхности, а также
подземных вод как в непосредствен-
ной близости от тоннельной обделки,
так и поступающих через тело обдел-
ки. Основными из этих мероприятий
являются:
поверхностный водоотвод — осу-
шение надтоннельной поверхности и
защита от инфильтрации атмосфер-
ных осадков в глубь массива путем
создания сети открытых водоотвод-
ных канав, лотков, закрытых дрена-
жей или покрытия фильтрующих по-
род на поверхности гидроизоляцион-
ным слоем;
глубинный дренаж — перехват и
организованный отвод подземных
вод путем сооружения различных
дренажных выработок, скважин, за-
обделочных дренажей;
водоулавливающие устройства —
перехват и организованный отвод
подземных вод, поступающих в тон-
нель непосредственно через тело
обделки.
Мероприятия второго
направления (гидроизоляция
тоннелей) предусматривают обес-
печение водонепроницаемости самой
обделки тоннеля либо окружающих
выработку грунтов, что достигается
путем:
270
гидроизоляции обделки — нанесе-
ния на ее внутреннюю или наруж-
ную поверхность различных изоля-
ционных материалов;
сооружения обделок из водоне-
проницаемых материалов;
тампонажа горного массива и за-
обделочного пространства.
Мероприятия первого направления
получили широкое распространение
при текущем и капитальном ремон-
тах, а также при реконструкции тон-
нелей. Работы в этом случае могу\
легко выполняться в процессе эксп-
луатации тоннелей, т. е. без перерыва
движения поездов.
Мероприятия второго направления
являются, как правило, более ради-
кальными и надежными. Однако тех-
ническое выполнение большинства из
них в условиях эксплуатации часто
вызывает значительные трудности
и требуют «окон» в графике движе-
ния поездов.
В сложных гидрогеологических
условиях весьма рациональным яв-
ляется применение комбинированных
решений, т. е. мероприятий как пер-
вого, так и второго направлений. В
этом случае мероприятия первого на-
правления способствуют снятию гид-
ростатического напора с тоннельной
обделки и гидроизоляционного по-
крытия, а при расположении заобде-
лочных дренажей и дренажных сква-
жин по концам обводненного участка
они, кроме того, ограничивают еще
пути фильтрации подземных вод
вдоль оси тоннеля.
Поверхностный водоотвод. Назна-
чением поверхностного водоотвода
является быстрое удаление воды с
надтоннельной поверхности и тем
самым недопущение ее .просачива-
ния в глубь массива. Для сбора и
отвода вод из района сооружения
тоннеля и припортальных выработок
на поверхности устраиваются нагор-
ные водосборные и отводящие кана-
вы, лотки и прочие сооружения.
Глубинный Дренаж. При наличии
определенных водоносных горизон-
тов, расположенных на значительной
глубине, наряду с мероприятиями
по поверхностному водоотводу может
оказаться целесообразным устройст-*
вр различного рода глубинного дре-
нажа — дренажных выработок,
скважин, заобделочных дренажей.
С помощью этих дренажей произво-
дится перехват и организованный
отвод водного потока из горного мас-
сива. Дренажи в скальных и полуска-
льных грунтах могут применяться в
случае, если грунты неразмываемы,
не подвержены выщелачиванию и
нерастворимы. В несвязных же'
грунтах дренажи применяются при
величине коэффициента фильтра-
ции не менее 5 м/сут при условии,
что грунты не содержат растворимых
солей и частиц, способных выносить-
ся водой.
Водоулавливающие устройства.
Одним из средств защиты внутритон-
нейьного пространства от неорга-
низованного поступления воды яв-
ляются различного рода улавливаю-
щие устройства (дренажные трубки,
шланги, водозащитные короба, зонты
и др.). Основной задачей этих уст-
ройств является организованный
прием и отвод воды от контактного
провода и верхнего строения пути.
Во избежание выхода водоулавли-
вающих устройств из строя в зимний
период в связи с неизбежным обра-
зованием в тоннеле наледей они мо-
гут быть рекомендованы лишь как
временная мера в районах с мягкими
климатическими условиями.
Из всех водоулавливающих уст-
ройств наибольшее распространение
в практике эксплуатации тоннелей
получили водозащитные зонты, кото-
рые, как правило, выполняются из
армоцемента. По наружной поверх-
ности зонта вода стекает в специаль-
ный желоб, откуда поступает в лоток,
по которому выводится за пределы
тоннеля.
Гидроизоляция обделки. Гидрои-
золяция обделки преследует цель
создать водонепроницаемую конст-
рукцию, способную воспринять гид-
ростатическое давление и надежно
защищающую * внутритоннельное
пространство от поступления в него
воды из окружающего горного мас-
сива.
’ Гидроизоляционный материал мо-
жет наноситься на конструкцию об-
делки как с внутренней стороны, так
и с наружной. Наружная гидроизо-
ляция применяется в тех случаях,
когда имеется возможность уложить
ее непосредственно по наружной
поверхности обделки. Однако доступ
к наружной поверхности обделки при
ремонте или реконструкции тоннелей
отсутствует, поэтому чаще устраи-
вается внутренняя гидроизоляция.
Для гидроизоляции применяются
различные водонепроницаемые же-
сткие, рулонные, а в некоторых слу-
чаях и синтетические безрулонные
материалы (на базе эпоксидных
смол, полиуретана и др.).
Тампонаж. Осуществляется там-
понаж путем нагнетания различных
растворов (цементные, битумные,
жидкое стекло и др.) за обделку в
тело горного массива или самой об-
делки. Тампонаж уменьшает водоп-
роницаемость окружающих грунтов
и обделки, а также создает допол-
нительные препятствия на путях
фильтрации к ней подземных вод.
С помощью тампонажа, как правило,
невозможно полностью осушить об-
делку тоннеля, поэтому его приме-
нение рекомендуется в сочетании с
271
другими видами осушительных ме-
роприятий.
Гидроизоляция безобделочных
тоннелей. В крепких слаботрещино-
ватых скальных грунтах тоннельная
выработка может быть оставлена без
несущей обделки. Однако с течением
времени процессы выветривания по-
степенно проникают в глубь массива
по микротрещинам. Наряду с меро^
приятиями по осушению горного
массива может оказаться целесооб-
разным провести работы по гидрои-
золяции таких тоннелей. Гидроизо-
ляция безобделочных тоннелей осу-
ществляется путем тампонажа грун-
тов или нанесения гидроизоляцион-
ных покрытий (торкрета, набрызгбе-
тона, аэроцема или безрулонных
материалов) непосредственно на
грунтовую поверхность. При нали-
чии сосредоточенных течей они пред-
варительно отводятся посредством
трубок и тампонируются.
8.5.	ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ
В ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ТОННЕЛЯХ.
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА
БЕЗОПАСНОСТИ
Выполнение любых работ, связан-
ных с содержанием, капитальным
ремонтом и реконструкцией дейст-
вующих тоннелей, осложняется на-
личием ряда факторов, к которым
относятся:
стесненность, создаваемая внут-
ренним очертанием тоннельной об-
делки, которая исключает возмож-
ность складирования в тоннеле ма-
териалов и инструментов, а также
требует заблаговременного прекра-
щения работ и вывода людей в укры-
тия при приближении поезда;
необходимость выполнения только
в «окна», заложенные в график дви-
жения поездов, ряда ремонтных ра-
бот, связанных с применением лест-
ниц, переносных и передвижных под-
мостей;
недостаточность имеющегося об-
щего освещения, что вызывает необ-
ходимость применения дополнитель-
ного переносного освещения;
272
загрязненность воздушной среды
выхлопными газами двигателей теп-
ловозов, мотовозов, передвижных
электростанций, компрессоров, ва-
гонных печей и т. п.;
наличие, как правило, в тоннелях
постоянных сквозняков, способст-
вующих простудным заболеваниям
лиц, работающих в тоннеле.
Учитывая отрицательное влияние
указанных факторов, любые рабо-
ты, связанные с ремонтом и рекон-
струкцией, в тоннелях следует произ-
водить, принимая необходимые меры
к их существенному смягчению. К
числу этих мероприятий относится:
выполнение всех ремонтных работ
в тоннелях по заранее разработан-
ным графикам с целью эффектив-
ного использования рабочей силы,
средств механизации^ и транспорта;
оснащение ремонтных бригад вы-
сокопроизводительным инструмен-
том, машинами, механизмами и тран-
спортными средствами для переме-
щения людей и материалов внутри
'протяженных тоннелей;
обеспечение работающих спецо-
деждой, не стесняющей их движений
при выполнении работ и не ухудшаю-
щей условий видимости и слышимо-
сти.
Все работы по ремонту и рекон-
струкции тоннелей выполняются в
соответствии с требованиями Инст-
рукции по обеспечению безопасности
движения поездов при выполнении
путевых работ. На время производ-
ства работ, вызывающих перерыв
движения поездов, руководитель ра-
бот должен иметь телефонную связь
с сигналистами, ограждающими ме-
сто работ, и дежурным поездным
диспетчером.
Путевые и другие работы, выпол-
няемые с нарушением целостности
и устойчивости пути или обделки
тоннеля, а также работы и осмотры,
связанные с применением смотровых
приспособлений, устанавливаемых в
пределах габарита приближения
строений, независимо от наличия в
тоннеле исправно действующей опо-
вестительной и заградительной сиг-
нализации должны ограждаться пе-
реносными сигналами остановки с
выдачей предупреждений на поезда.
Работы, выполняемые в тоннелях,
могут начинаться только после сос-
тоявшегося закрытия перегона, под-
тверждаемого приказом поездного
диспетчера, передаваемым руководи-
телю работ телеграммой или теле-
фонограммой, и только после снятия
напряжения в контактной сети и
установки заземляющих штанг в эле-
ктрифицированных тоннелях.
Открытие перегона для движения
поездов производится после оконча-
ния работ, восстановления целост-
ности пути и устранения негабарит-
ности и только по приказу поездного
диспетчера. Снимать ограждающие
сигналы и сигналистов до полного
окончания работ и устранения нега-
баритности категорически воспре-
щается.
Необходимо иметь в виду, что при
постановке в тоннелях деревянных
или металлических кружал должен
обеспечиваться требуемый габарит,
зависящий от устанавливаемых ско-
ростей движения поездов. На время
нахождения в тоннелях кружал у
входных стрелок раздельных пунк-
тов, ограничивающих перегон, уста-
навливают контрольные габаритные
ворота, внутреннее очертание кото-
рых соответствует принятой негаба-
ритности подвижного состава с уче-
том назначенного зазора.
В тоннелях в любое время суток
применяются только ночные сигналы.
Для всех тоннелей значительного
протяжения или характеризующихся
особыми условиями их эксплуата-
ции (устойчивая загазованность,
недостаточная проветриваемость,
наледеобразования и др.) должна
составляться местная инструкция по
технике безопасности и производст-
венной санитарии, приводящая конк-
ретные правила поведения обслужи-
вающего персонала на рабочих ме-
стах и при проходе к ним по тоннелю,
с указанием порядка ограждения
места работ установленными сиг-
налами, ухода людей в укрытия, про-
должительности их пребывания в
тоннеле и т. д.
Вновь принимаемые или переводи-
мые с других участков для работы
в тоннелях лица должны быть проин-
структированы и ознакомлены с ха-
рактером их предстоящей работы,
правилами поведения в тоннелях и
с основными положениями по тех-
нике безопасности и производствен-
ной санитарии.
Ежедневно перед началом работ
в тоннеле руководитель работ про-
водит краткий инструктаж работаю-
щих об особенностях выполняемых
работ, безопасных приемах их выпол-
нения и указывает каждому ниши и
камеры, где он должен укрываться
при проходе поезда. Во время про-
хода поездов в тоннелях катего-
рически запрещается сто-
ять или ложиться возле стен, а также
приближаться к высокойольтным
фидерам, кабелям и контактному
проводу, находящимся под напряже-
нием, на расстояние менее 2 м и вы-
полнять какие-либо работы вблизи
оголенных проводов.
При отсутствии или неисправнос-
ти автоматической тоннельной сигна-
лизации за порталами тоннеля не
ближе 1200 м от места производства
работ выставляются сигналисты, ко-
торые по телефону сообщают о приб-
лижении поездов. При невозмож-
ности обеспечить сигналистов теле-
фонной связью необходимо выстав-
лять достаточное количество про-
межуточных сигналистов. Кроме
этого, дополнительные сигналисты
выставляются в тоннелях у машин
и механизмов, издающих шум.
При рассредоточенном фронте ра-
бот, выполняемых группами по
2 чел. и более, руководитель обязан
назначать старшего из числа опыт-
ных работников.
В двухпутных тоннелях уход в
укрытия должен производиться неза-
висимо от того, по какому пути будет
проходить поезд и на каком пути или
на какой стороне тоннеля произво-
дятся работы.
На месте производства работ в
каждой бригаде следует иметь аптеч-
ную сумку с необходимыми медика-
ментами и перевязочными материа-
273
лами для оказания первой помощи.
В каждой бригаде должны быть вы-
делены лица, обученные правилам
оказания первой помощи. Пребыва-
ние в тоннелях разрешается только
лицам, занятым производством работ
или осмотром. Рабочие, закончившие
работы, обязаны немедленно поки-
нуть тоннель.
8.6.	РЕКОНСТРУКЦИЯ МЕТРОПОЛИТЕНОВ
Необходимость в реконструкции
метрополитенов обычно возникает
в связи с изменением условий их
эксплуатации, которые обусловли-
ваются изменением характера и
объема пассажиропотоков и пасса-
жирооборота.
К основным видам реконструк-
ции относятся: удлинение станции
и раскрытие дополнительных прое-
мов; переустройство промежуточной
станции в пересадочную; сооруже-
ние камер съездов на перегоне; со-
оружение дополнительной станции
на перегоне.
Удлинение среднего тоннеля стан-
ций пилонного типа ведут без пере-
рыва движения поездов обычно через
Рис. 8.10. Схема примыкания строящейся
станции к существующей
274
вновь сооружаемый второй эскала-
торный тоннель. Эти работы выпол-
няются с обязательной установкой
временного крепления в боковых
станционных тоннелях. Раскрытие
дополнительных проемов произво-
дится из среднего тоннеля. Уста-
новка временного крепления, разбор-
ка существующей обделки и монтаж
рам проемов ведутся в ночное время
посл$ снятия напряжения в сети.
Работы начинают с устройства
ограждения части пассажирских
платформ в торце станции, а также
с подкрепления кружальными коль-
цами обделки перегонного тоннеля на
участке удлинения станции. Затем
ведут работы по расширению пере-
гонного тоннеля до требуемого про-
филя и возводят обделку станцион-
ного тоннеля.
Переустройство промежуточной
станции в пересадочную связано с
необходимостью сооружения раз-
личных типов конструкций примыка-
ний подходных коридоров или тон-
нелей к станциям метрополитена
без перерыва движения поездов.
Наиболее простой случай — это
устройство верхнего примыкания к
действующей станции пилонного
типа.
Сложнее осуществляется нижнее
примыкание. В этом случае необхо-
димо устраивать пассажирские пе-
реходы под действующими путями,
подводить опоры, устраивая в них
проемы для примыкания переходов,
оборудовать в среднем зале спуски
для пассажиров.
Наиболее сложным решением яв-
ляется случай примыкания вновь
возводимой станции торцом к дей-
ствующей станции без переходных
коридоров. Примыкание выполняет-
ся в разных уровнях (рис. 8.10).
В этом случае в существующей стан-
ции (тоннели 6 и средний зал 7)
необходимо возвести без перерыва
движения поездов специальную ка-
меру пересадки с эскалатором. Она
образуется на продолжении сред-
него зала 8 строящейся станции в
пределах ближайшего прилегающе-
го путевого тоннеля 6 существующей
станции и ее среднего зала 7. К ка-
мере пересадки 4 примыкают пере-
гонные тоннели 1 новой станции.
Таким образом общая конструкция
камеры пересадки* образуется дву-
мя сводами 2 путевых тоннелей но-
вой станции и средним сводом 3 соб-
ственно камеры пересадки 4, которые
опираются на продольные бетонные
стенки 5.
Разобравшись в конструкции ка-
меры пересадки, рассмотрим после-
довательность ее сооружения (рис.
8.11). Сначала из подходящих к
новой станции перегонных тоннелей
6 по осям будущих четырех стен
камеры пересадки проходятся
штольни 1 на временном метал-
лическом креплении. Из штолен под
стены камеры пересадки через опре-
деленные расстояния разрабаты-
ваются колодцы 7, которые запол-
няют бетоном. По достижении бето-
ном проектной прочности разрабаты-
вается грунт между колодцами и
также проводятся бетонные работы.
Таким образом мы забетонировали
нижние части стен камеры пересадки.
Верхняя часть стен, которая совпа-
дает со штольнями /, выполняется
бетонированием этих штолен отсту-
пающим фронтом («на себя») в нап-
равлении готовых перегонных тонне-
лей 6. Следует отметить, что посколь-
ку работы выполняются без перерыва
движения поездов, все четыре стены
приходится возводить последова-
тельно — сначала проходится штоль-
ня и бетонируются нижняя и верхняя
части одной стены, потом проходит-
ся штольня второй стены и т. д.
После сооружения стен разрабаты-
вается каллотная часть тоннелей
3 и 5 камеры пересадки и с помощью
тюбингоукладчика монтируются сво-
ды 2 и 4.
Сооружение камер съездов на
перегонах обычно связано с необ-
ходимостью устройства на сущест-
вующей линии метрополитена новых
дополнительных станций или различ-
ного рода ответвлений. Расширение
профиля перегонного тоннеля обычно
начинают с его подкрепления кру-
жальными кольцами, проходки двух
Рис. 8.11. Схема производства работ по со-
оружению камеры пересадки
нижних штолен 2 (рис. 8.12) и бе-
тонирования в них ленточных фунда-
ментов 3 будущей обделки. Затем
проходят верхнюю штольню /, разра-
батывают калотту и монтируют полу-
кольца тюбинговой обделки нового
тоннеля. Затем разрабатывают ядро
и отдельными заходками подводят
лотковую часть.
Сооружение дополнительной стан-
ции на перегоне без перерыва дви-
жения поездов является наиболее
сложной задачей реконструкции
метрополитена. В некоторых случаях
работы могут выполняться после
освобождения зоны строительства и
перевода поездов в предварительно
пройденные обходные тоннели. Одна-
ко такой вариант требует допол-
нительного сооружения четырех
Рис. 8.12. Схема расширения профиля пере-
гонного тоннеля
275
групп камер съездов и перегонных
тоннелей значительной длины.
Строительство промежуточной
станции на перегоне без сооруже-
ния обхода может быть успешно осу-
ществлено путем применения опре-
деленной последовательности произ-
водства работ и специальной конст-
рукции самой станции. Последо-
вательность сооружения такой
станции следующая (рис. 8.13). Сна-
чала сооружается средний станцион-
ный тоннель (этап /). Затем прохо-
дятся четыре штольни и бетонируют-
ся опоры сводов будущих станцион-
ных боковых тоннелей (этап //).
После этого выполняется проходка
боковых тоннелей до уровня пят сво-
дов (этап III). На слёдующем этапе
IV производится выемка ядра и
бетонирование лотков боковых тон-
нелей до обделок действующих пере-
гонных тоннелей. После этого стано-
вится возможным раскрытие стан-
ционных проемов, гидроизоляция
обделок, монтаж платформ и навес-
ка водозащитных зонтов (этап V).
На заключительном этапе VI произ-
водятся демонтаж действующих
тоннелей, монтаж платформ в осво-
божденной зоне, замыкание водо-
защитных зонтов и архитектурно-
отделочные работы.
8.7.	ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ
Причины и виды разрушения тон-
нелей. Разрушение тоннелей может
произойти в процессе строитель-
ства или эксплуатации.
В процессе строитель-
ства причинами разрушений и об-
валов являются либо неправильная
оценка и недостаточное знание ин-
женерно-геологических условий рас-
положения тоннелей, либо выбор
неправильных методов производства
работ по сооружению тоннеля или
их низкое качество. К гидрогеоло-
гическим особенностям массива, спо-
собствующим возникновению разру-
шений и обвалов, относятся: наличие
слабых водоносных и водонасыщен-
ных грунтов типа плывуна; наклон-
ное и горизонтальное напластование
грунтов и наличие в них плоскостей
скольжения в виде смоченных тон-
ких глинистых прослоек; наличие в
зоне тоннеля сбросовых, обвальных
и оползневых участков, а также кар-
стовых образований; сильная трещи-
новатость грунтов.
Наиболее характерными недос-
татками строительства, вызывающи-
ми аварийные ситуации в тоннель-
ных выработках, являются: несвое-
временная установка временной кре-
Рис. 8.13. Этапы сооружения промежуточной станции
276
пи; продолжительное простаивание
на временных крепях отдельных
участков тоннеля большой протя-
женности; постановка крепей недос-
таточной несущей способности;
отступление от утвержденных проек-
тов; низкое качество работ.
В процессе эксплуата-
ции разрушение тоннелей может
произойти либо вследствие несоот-
ветствия конструкции обделки дей-
ствующим нагрузкам, либо в резуль-
тате преднамеренного разрушения.
Несоответствие конструкции дейст-
вующим нагрузкам чаще всего
приводит к постепенным поврежде-
ниям и возрастанию деформаций
обделки. В этом случае обычно удает-
ся путем соответствующих меро-
приятий предотвратить разрушение
и обвалы в тоннеле. Однако в прак-
тике эксплуатации тоннелей все же
имеются случаи крупных разруше-
ний, основными причинами которых
являются: несоответствие принятых
конструктивных решений фактичес-
ким гидрогеологическим условиям;
отступления в процессе строитель-
ства от принятых проектных реше-
ний; возрастание величины горного
давления; образование пустот за об-
делкой и обвалы горного массива
в результате воздействия подземных
вод; химическое и термическое воз-
действие локомотивов, способст-
вующие усилению процессов вывет-
ривания и создающие предпосылки
для обвалов в безобделочных тонне-
лях; внезапные сдвиги и оползни
из-за неустойчивости тоннельного
массива; воздействие на тоннель
сейсмических сил.
Вызванное перечисленными при-
чинами разрушение тоннеля по
его длине может быть общим или
местным. Обычно приходится иметь
дело с разрушениями отдельных
участков, расположенных у порта-
лов или внутри тоннеля. Степень раз-
рушения конструкции в свою очередь
может быть полной или частичной.
Нагромождение обрушившейся по-
роды, обломков обделки и погребен-
ных в них оборудования и конст-
рукций, полностью или частично
Рис. 8.14. Основные типы завалов
заполняющих участок тоннеля, на-
зывается завалом. В зависимости от
характера распространения обвала и
его размера завалы бывают сле-
дующих типов:
открытый завал (завал без отры-
ва), при котором зона обрушения
достигает поверхности земли (рис.
8.14, а);
закрытый глухой завал (глухой
завал с отрывом), при котором над
тоннелем образуется свод обруше-
ния, а порода заполняет весь попе-
речный профиль тоннеля (рис. 8.14,
б);
закрытый завал (завал с отры-
вом), при котором над тоннелем
образуется свод обрушения с частич-
ным заполнением поперечного про-
филя тоннеля породой (рис. 8.14, в);
закрытый завал переходного типа,
когда с одной стороны он имеет вид
глухого завала, а с другой стороны
поперечный профиль тоннеля запол-
нен породой частично (рис. 8.14, г).
Свод вывала или так называемый
«купол» может иметь различную
форму и степень устойчивости, зави-
сящую от инженерно-геологических
условий и причин, вызвавших разру-
шение тоннеля. Иногда вывал после
обивки отдельных нависающих кус-
ков скалы не угрожает дальнейшим
обрушением. Значительно чаще
происходит временная стабилизация
вывала с последующим его разви-
тием за счет обрушения грунта в
отдельных местах в виде мелких
или крупных кусков и даже глыб
объемом до 1,0—1,5 м3. В слабых
грунтах при образовании закрытых
завалов происходит неустойчивая
стабилизация вывала, которая гро-
277
зит дальнейшими обрушениями боль-
ших масс грунта и даже переходом
его в открытый завал. Все это пред-
ставляет большую опасность при
восстановлении таких тоннелей.
Этапность восстановительных ра-
бот. Восстановление разрушенного
участка или всего тоннеля может
быть начато лишь после проведения
соответствующего обследования. За-
дачей технического обследования
является сбор необходимых данных
для правильного назначения рацио-
нального варианта восстановления,
его успешного осуществления и пос-
ледующей эксплуатации тоннеля.
В случае восстановления разруше-
ний, происшедших в процессе строи-
тельства, по имеющимся на строи-
тельстве проектно-сметной докумен-
тации и другим документам можно с
исчерпывающей полнотой устано-
вить гидрогеологическую характе-
ристику массива, проанализировать
организацию и порядок производства
работ, выявить причины разрушения
и выбрать наиболее рациональный
вариант восстановления. В первую
очередь при всех обстоятельствах
следует принять меры по стабилиза-
ции происшедшего обвала и предот-
вратить его дальнейшее распрост-
ранение. Для этого необходимо уси-
лить крепь близлежащих участков
тоннеля, соорудить перемычки при
проникновении плывуна в тоннель
и т. п. Следует также иметь в виду,
что проект организации работ по вос-
становлению разрушенного участка
должен быть составлен с таким рас-
четом, чтобы одновременно с ликви-
дацией последствий аварии можно
было бы возобновить работы по
дальнейшему сооружению тоннеля.
Для этой цели могут быть допол-
нительно пройдены обходные штоль-
ни, шахты или другие вспомогатель-
ные выработки.
При восстановлении разрушений,
происшедших в эксплуатируемых
тоннелях, необходимая техническая
документация может отсутствовать.
Тогда наряду со сбором общих све-
дений об инженерно-геологических
условиях времени и способе соору-
278
жения тоннеля и других данных осо-
бое внимание следует уделить изуче-
нию разрушенного участка тоннеля.
Необходимо уточнить физико-меха-
нические и инженерно-геологические
характеристики грунта в завале,
устойчивость нового состояния рав-
новесия пород и ожидаемого горно-
го давления, характер и размеры
разрушений, состояние обделки и ее
габарит как на разрушенном, так и
на примыкающем участке тоннеля.
На основании проведенных обсле-
дований выбирают наиболее рацио-
нальный вариант восстановления
тоннеля, а также определяют после-
довательность и этапность работ.
Полное восстановление тоннеля с
устранением всех последствий разру-
шений и доведения его до такого
состояния, которое удовлетворяло бы
современным условиям эксплуата-
ции, требует значительных затрат
средств и времени. Вместе с тем из-за
необходимости срочного открытия
движения на этом участке линии
время, затрачиваемое на восстанов-
ление, должно, быть минимальным,
поэтому восстановление тоннелей мо-
жет осуществляться при определен-
ных условиях в два этапа.
Временное восстановление тонне-
лей производится по облегченным
техническим условиям, устанавли-
ваемым МПС. На этом первом этапе
работ производят расчистку тоннеля
в месте завала, закрепление участка
временной надежной крепью (рис.
8.15) по установленному габариту и
укладку верхнего строения пути. При
восстановлении однопутйых тоннелей
внутреннее очертание временной кре-
пи принимают обычно совпадающим
с наружным очертанием разрушен-
ной тоннельной обделки, что позво-
ляет на следующем этапе восстано-
вительных работ ограничиться лишь
возведением постоянной обделки, не
прибегая к работам по расширению
тоннельной выработки. На участках
с частичным разрушением обделки
металлические кружала могут при-
меняться в качестве временных несу-
щих конструкций. Временное восста-
новление двухпутных тоннелей обыч-
но производится под один путь с
проходкой в зоне завала выработки
ограниченного профиля.
Капитальное восстановление
должно обеспечить условия постоян-
ной нормальной эксплуатации соору-
жения и осуществляться в соответ-
ствии с действующими нормами и
техническими условиями. Капиталь-
ное восстановление без промежуточ-
ного этапа работ целесообразно лишь
в случае, если сроки и объемы работ
мало отличаются от таковых, необ-
ходимых для временного восстанов-
ления.
Временное восстановление. Выбор
того или иного способа ликвидации
завалов зависит в основном от его
вида, а также степени устойчивости
грунтов.
Ликвидация открытых
завалов, при которых зона обру-
шения достигает поверхности земли,
осуществляется одним из ниже при-
веденных способов. Применение того
или иного способа обусловлено ха-
рактером разрушения тоннеля.
На участке завала разрушен лишь
свод, а стены сохранились. В этом
случае сначала проходят верхнюю
штольню на участке длиной до 6 м
и раскрывают калотту. Затем уста-
навливают металлические несущие
кружала 2 (рис. 8.16) и разбирают
завал уступами.
Рис. 8.15. Временная обделка из металличес-
ких трехшарнирных арок:
1—деревянные брусья: 2—заанкеренный болт;
3—металлическая несущая арка
На участке завала обделка разру-
шена полностью или не была еще
возведена. Работы в этом случае
начинают также с проходки верх-
ней штольни и раскрытия калотты,
но затем разрабатывают профиль
для стен в траншеях. Далее уста-
навливают металлические несущие
кружала 3 (рис. 8.17) по наружному
контуру выработки или возводят пос-
тоянную обделку. Заканчиваются ра-
Рис. 8.16. Схема установки крепи на начальной стадии восстановления однопутного тоннеля:
/—предохранительные кружала; 2—металлические несущие кружала; 3—завал; 4—марчеваны (затяж-
ка); 5—прогоны; 6—распорка
279
Рис. 8.17. Схема разработки профиля тонне-
ля при разрушении всей обделки:
1—лонгарины; 2—штендеры; 3—металлические не-
сущие кружала
Рис. 8.18. Схема восстановления участка под
защитой передвижной конструкции:
1 — рамы временного крепления; 2—засыпка; 3—
защитный козырек; 4—завал
боты разработкой ядра и восста-
новлением верхнего строения пути.
Этот вид завала может быть ликви-
дирован также способом опорного
ядра с установкой временной метал-
лической обделки из кружальных
арок с дощатой обшивкой или возве-
дением постоянной обделки.
В тоннеле произошел прорыв боль-
шого количества водонасыщенного
грунта. Работы по восстановлению
в этом случае ведут специальными
методами с применением сжатого
воздуха, замораживания или другого
способа искусственного закрепления
грунтов. Может даже возникнуть
вопрос о целесообразности устрой-
ства обхода зоны прорыва или даже
изменения трассы всего тоннеля.
Ликвидация закрытых
завалов осуществляется в зависи-
мости от высоты вывала и степени
его устойчивости. Восстановление
может осуществляться без предвари-
тельной закладки «купола» или с
его первоочередным закреплением.
Восстановительные работы без
предварительной закладки «купола»
ведут в случае, если свод вывала
находится в устойчивом состоянии.
Работы тогда ведут с применением
одного из следующих способов.
Расчистка завала без защитных
приспособлений производится в креп-
ких грунтах при устойчивой стаби-
лизации естественного свода вывала.
Перед расчисткой завала делают
тщательную оборку «купола». При
временном восстановлении обделку
не восстанавливают, а поверхность
Рис. 8.19. Схема подвижного шатра в рабочем положении:
/ — породопогрузочная машина; 2—вагонетка; 3—временная деревянная крепь по металлическим
аркам; 4—сохранившаяся обделка; 5—закладка вывала; 6—крепление вывала; 7—подъемная хвосто-
вая часть шатра; 8—головной козырек
280
вывала иногда закрепляют набрызг-
бетоном.
Расчистка завала под защитой
передвижной конструкции целесооб-
разна, когда возможны падения от-
дельных небольших кустов грунта. В
хвостовой части конструкция опира-
ется на установленные и засыпанные
рамы 1 (рис. 8.18) временной обдел-
ки, а в головной части — на завал 4.
Передвижка защитной конструкции
осуществляется с помощью лебедки.
Работа с помощью подвижного
шатра может применяться при рас-
чистке завалов большого объема,
требующих применения высокопро-
изводительных машин и оборудова-
ния. Подвижной шатер представ-
ляет собой рамную металлоконструк-
цию, передвигающуюся на специаль-
ных тележках с амортизаторами
(рис. 8.19). Шатер имеет головной
козырек 8, под защитой которого
осуществляется разборка завала с
помощью породопогрузочной маши-
ны /, и подъемную хвостовую часть 7
для защиты рабочих при сооруже-
нии обделки и закладке вывала. На-
личие телескопических стоек у шатра
позволяет пропускать его в опущен-
ном состоянии в пределах неразру-
шенных участков тоннеля.
Восстановительные работы с пер-
воочередной закладкой вывала или
закреплением «купола» ведутся в
случае,‘если свод вывала находится
в состоянии неустойчивой стабили-
зации.
Закладка «купола» с поверхности
осуществляется раздробленным
грунтом через разведочные спе-
циально пройденные шакты (рис.
8.20) или пробуренные скважины.
При глубоком расположении тоннеля
проходка специальных шахт для
спуска грунта с поверхности может
оказаться нецелесообразной. Сква-
жины могут буриться на глубину
100 м и более.
Закрепление вывала и закладка
«купола» из тоннеля осуществляют-
ся при небольшой высоте вывала с
помощью системы продольных и по-
перечных балок, стоек и подкосов
(рис. 8.21). Система крепи обуслов-
Рис. 8.20. Разведочная шахта
Рис. 8.21. Схема закрепления вывала и за-
кладки купола
Рис. 8.22. Схема сооружения обделки при
капитальном восстановлении тоннеля:
слева — установка опалубки; справа — бетониро-
вание обделки; 1—несущие кружала временного
восстановления; 2—затяжка временного восста-
новления; 3—металлические поддерживающие
кружала; 4—доски опалубки; 5—забутовка
281
Рис. 8.23. Схема капитального восстановле-
ния двухпутного тоннеля, временно восстанов-
ленного под однопутный:
слева — устройство опалубки; сцрава — бетони-
рование обделки; 1—опалубка; 2—крепь кровли
вывала; 3—арки временного восстановления
лена очертанием «купола». Для при-
дания ей большей устойчивости про-
странство между стойками и подко-
сами может забучиваться грунтом.
После закрепления вывала и заклад-
ки «купола» тоннель восстанавли-
вают аналогично тому, как это де-
лалось в случае открытых завалов.
Капитальное восстановление тон-
нелей. Капитальное восстановление
тоннелей предусматривает полное
устранение последствий разрушения
Рис. 8.24. Типы надобделочных капитальных
конструкций для поддержания кровли вывала:
а—ребристое перекрытие на поперечных стен-
ках; б—ребристое перекрытие на стойках; в—то
же на продольных стенках; г—раздельный свод;
1—железобетонная поперечная стенка; 2—слой
набрызгбетона; 3—проход; 4—обделка; 5—стойки;
6—железобетонные продольные стенки; 7—бетон-
ный свод
и обеспечение нормальных условий
его эксплуатации.
При возведении обделок следует
учитывать, что грунт в завале не
может в полной мере оказывать соп-
ротивление перемещениям обделки.
В таких случаях необходимо возво-
дить усиленные обделки, где особое
значение приобретает устройство об-
ратного свода.
При наличии свободного простран-
ства для возведения обделки, преду-
смотренного временным’восстановле-
нием, работы выполняются просто.
Обделка тогда сооружается с приме-
нением металлической подвижной
сборно-разборной опалубки или кру-
,жал (рис. 8.22).
При вывалах большой высоты, в
которых при временном восстановле-
нии закладка была выполнена не
полностью и временная обделка
возведена по ограниченному профи-
лю или в двухпутных тоннелях, вре-
менно восстановленных под однопут-
ное движение, задача капитального
восстановления значительно сложнее
в связи с большим числом перекреп-
лений, которые необходимо выпол-
нить при установке опалубки 1
(рис. 8.23). Кровлю вывала целе-
сообразно закреплять с помощью
надобделочных капитальных конст-
рукций, опирающихся на обделку
(рис. 8.24).
Ликвидация открытых и закрытых
завалов при капитальном восстанов-
лении осуществляется практически
так же, как и при временном, но в
процессе производства работ возво-
дят сразу постоянную обделку.
Контрольные вопросы
1.	Какие задачи решаются при капи-
тальном ремонте и реконструкции тоннелей?
2.	Какие существуют способы усиления
тоннельных обделок?
3.	Какие способы применяются при лик-
видации негабаритности тоннелей?
4.	В чем заключаются особенности
организации работ на эксплуатируемых тон-
нелях?
5.	Каковы основные причины реконст-
рукции метрополитенов?
6.	Каковы основные причины и виды раз-
рушения тоннелей?
282
Глава 9
СТРОИТЕЛЬСТВО ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИИ НА ТРАНСПОРТЕ
9.1.	УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ
МОСТОВЫХ ОПОР
Устройство котлованов. Способы
устройства котлованов под фунда-
менты мостовых опор зависят от мес-
тоположения опор, грунтовых усло-
вий, глубины котлованов, наличия и
глубины воды и т. д.
При строительстве опор на мест-
ности, не покрытой водой, котлованы
устраивают открытыми. При отсутст-
вии грунтовых вод стенки котлованов
не укрепляют, причем при глубине
до 1 м в песчаных и гравелистых
грунтах, 1,25 м в супесях и суглин-
ках, 1,5 м в глинах и 2 м в особо
плотных грунтах стенки делают вер-
тикальными, а при большей глуби-
не — с откосами, выбирая их крутиз-
ну в зависимости от глубины котло-
вана и вида грунта (рис. 9.1, а).
Допускаемая крутизна откосов при-
ведена в табл. 9.1.
Котлованы с вертикальными стен-
ками и креплением устраивают для
уменьшения объема земляных работ.
Простейшее закладное крепление
состоит из стоек 2 (рис. 9.1, б),
периодически осаживаемых в грунт,
за которые по мере разработки грун-
та и углубления котлована заклады-
вают доски 1. Стойки подкрепляют
по высоте котлована распорками 3.
При глубине свыше 5 м или при ши-
рине более 4 м используют инвентар-
ные крепления со стойками из про-
катных двутавров № 30—55, заби-
ваемых по контуру котлована. Рас-
порки при этом могут быть как дере-
вянные, так и металлические.
В водоносных грунтах котлованы
разрабатывают в деревянном или
металлическом шпунтовом огражде-
нии, не только поддерживающем
стенки котлована, но и уменьшаю-
щем приток грунтовых вод.
Если глубина воды не превышает
5—6 м, а в грунте отсутствуют вклю-
чения в виде камней, затонувших де-
ревьев и т. д., применяют деревян-
ное шпунтовое огражде-
ние, причем при напоре воды до
3 м используют дощатый шпунт с
толщиной досок до 10 см, а при боль-
шем напоре — брусчатый толщиной
до 24 см.
Доски или брусья шпунта (шпун-
тины) имеют с одной стороны гребень
треугольной или прямоугольной фор-
мы, а с другой — паз соответствую-
щего очертания (рис. 9.1, в). Нижние,
концы шпунтин заостряют и несколь-
ко скашивают, что обеспечивает
плотное их примыкание при погру-
жении к ранее забитым за счет отпо-
ра грунта.
Глубина погружения шпунта
должна превышать глубину котло-
вана не менее чем на*. 1,5 м. Этим
обеспечивается устойчивость ограж-
дения, уменьшается приток воды че-
рез дно и устраняется возможность
наплыва грунта в котлован из-под
шпунта под воздействием односто-
роннего гидростатического давления
при откачивании воды из котлована.
Рис. 9.1. Открытые котлованы и их крепле-
ние:
а—котлован без крепления; б—котлован с заклад-
ным креплением; в—сплотка из двух деревянных
шпунтин
283
Таблица 9.1
Г рунты	Глубина котлована, м		
	до 1,5	1,5—3	3-5
Песчаный и гравелистый	1:0,5	1:1	1:1
Супесь	1:0,25	1:0,67	1:0,85
Суглинок	1:0	1:0,5	1:0,75
Глина	1:0	1:0,25	1:0,5
Для ускорения устройства и улучше-
ния качества ограждения шпунтины
погружают пакетами из 2—3 шт.,
сплачивая их скобами 5, втопленны-
ми в древесину, и бугелями 4.
Забивают шпунт свайными моло-
тами через направляющие в виде
парных схваток из бревен или плас-
тин, прикрепленных к заранее погру-
женным так называемым маячковым
сваям. Забивают шпунт в два прие-
ма: сначала на глубину 1,5—2 м, а
затем на полную глубину. Такая тех-
нология обеспечивает правильность
положения ограждения и его плот-
ность.
Стальной шпунт применя-
ют при глубине погружения в грунт
свыше 5—6 м или при плотных гли-
нистых и гравелистых грунтах.
Рис. 9.2. Схемы ограждения котлованов
перемычками:
а--земляными; б—шпунтовыми однорядными;
в—шпунтовыми двухрядными; г—ледяными (/—
III—стадии образования перемычки); /•— шпунт;
2—крепление шпунта; 3—лед; 4—намерзающий
снизу лед; 5—замороженный грунт
Стальной шпунт является инвентар-
ной конструкцией, т. е. извлекаемой
и используемой многократно. Метал-
лические шпунтины представляют со-
бой плоский или корытообразный
стальной прокат длиной от 8 до 22 м,
имеющий по бокам замки для соеди-
нения смежных шпунтин друг с дру-
гом. Внутри ограждение раскрепля-
ется горизонтальной обвязкой по
контуру котлована и распорками,
препятствующими деформациям сте-
нок и обеспечивающими устойчи-
вость ограждения.
Для сббра и откачивания воды
при попадании котлована в зону
грунтовых вод по его контуру устраи-
вается канавка или желоб с приям-
ком. Поэтому размеры котлована
принимают несколько больше разме-
ров фундамента в плане.
На местности, покрытой водой,
котлованы сооружают под защитой
перемычек — земляных, ряжевых,
шпунтовых (смешанных) и др.
Земляные перемычки
(рис. 9.2, а) из песчаного и супесча-
ного грунтов применяют при глубине
воды до 2 м и скорости течения до
0,5 м/с. Грунт в перемычку намы-
вают с помощью гидромеханизмов
или доставляют к месту отсыпки
баржами, разгружая их транспорте-
рами или стреловыми кранами, уста-
.новленными на понтонах. Зимой
грунт отсыпается со льда.
Земляные перемычки значительно
стесняют русло. Существенно меньше
стеснение у однорядных шпунтовых
перемычек (рис. 9.2, б), обсыпанных
снаружи грунтом и применяемых при
глубине воды до 3 м. Еще меньше
стесняют русло двухрядные шпунто-
вые перемычки (рис. 9.2, в) с за-
тыпкой пространства между рядами
маловодопроницаемым грунтом.
Если грунт в водоеме не допус-
кает забивки шпунта, используют
ряжевые перемычки, устраи-
ваемые аналогично ряжевым опорам
деревянных мостов, или бездон-
ные ящики — замкнутые по пери-
метру конструкции, опускаемые на
дно. Ящики выполняют в виде жест-
кого брусчатого или металлического
284
каркаса с водонепроницаемой доща-
той обшивкой или используют инвен-
тарные конструкции, допускающие
многократное применение (съемные
бездонные ящики). В последнем слу-
чае ящики выполняют из щитов, сое-
диняемых водонепроницаем: ши зам-
ками, или собирают из металличес-
ких понтонов, скрепляя их болтами.
Наполняя понтоны водой, обеспе-
чивают опускание ящика на грунт.
Перемычки из понтонов могут при-
меняться при глубине воды до 10—
12 м.
Зимой при низкой отрицательной
температуре можно применить вы-
мораживание котлована
(рис. 9.2, г) в реке естественным
холодом. Для этого во льду выру-
бают углубление. После намерза-
ния по сторонам и снизу этого углуб-
ления новых слоев льда глубину ле-
дяного шурфа увеличивают. Вырубая
постепенно таким образом лед и сле-
дя за достаточной толщиной обра-
зующихся ледяных стен, препятст-
вующих прорыву воды в котлован,
можно дойти до дна реки.
Грунт в котлованах разрабаты-
вают, как правило, механизирован-
ным способом экскаваторами или
при отрывке котлованов в огражде-
нии грейфером. Экскаваторы при
разработке грунта перемещаются по
бровке котлованов или устанавлива-
ются на плашкоутах из понтонов.
Скальные грунты разрабатывают с
помощью пневматического инстру-
мента или взрывным способом. При
разработке легкоразмываемых грун-
тов применяют средства • гидромеха-
низации — эрлифты, гидроэлевато-
ры, землесосы. Разработанный грунт
с учетом требований экологии сле-
дует подавать на баржи, разгружае-
мые в специально отведенном месте.
Вынутый грунт целесообразно ис-
пользовать для отсыпки насыпей под-
ходов и регуляционных сооружений.
Перед закладкой фундамента воду
из котлована откачивают насосами,
которые при глубине котлована до
5—6 м устанавливают наверху, а при
большей глубине — в котловане. Ча-
ще всего для откачивания воды ис-
пользуют центробежные насосы как
наиболее производительные и безот-
казные в работе.
Фундаменты на естественном осно-
вании. Перед началом работ по
сооружению фундамента дно котло-
вана тщательно планируют, а при
мокрых глинистых грунтах в основа-
ние .втрамбовывается слой щебня
толщиной не менее 10 см.
При устройстве монолитных
фундаментов опалубку из дере-
вянных щитов раскрепляют внутрен-
ними распорками и стяжками. Если
развитие фундамента книзу произво-
дится уступами, опалубкой нижней
ступени может быть деревянное
ограждение. При металлическом
шпунтовом ограждении опалубка
устраивается по всей высоте или
принимаются меры, исключающие
сцепление металлического шпунта
с бетоном (шпунт покрывается слоем
битума или иной смазки). По мере
возведения фундамента распорное
крепление ограждения удаляют,
заменяя его коротышами и подко-
сами, упирающимися в возведенную
кладку. Бетонную смесь подают
в котлован в специальных емкостях
стреловыми кранами, подвозя его
автотранспортом. Возможна подача
бетонной смеси по виброжелобзм
или наклонным лоткам. Высота паде-
ния бетонной смеси непосредственно
в котлован не должна превышать
1,5 м.
Если в котлован поступает вода,
производят водоотлив, не допус-
кая заливания водой свежего слоя
кладки. Однако при значительном
поступлении воды удаление ее приво-
дит к вымыванию из бетонной смеси
цементного раствора. Поэтому в этом
случае применяют подводную уклад-
ку бетона способом вертикально пе-
ремещающейся трубы (ВПТ). Бетон-
ная смесь при бетонировании спосо-
бом ВПТ (рис. 9.3) подается в кот-
лован по трубе 3 диаметром 300 мм,
опущенной первоначально на всю
глубину котлована. Нижнее отвер-
стие трубы постоянно находится ни-
285
Рис. 9.3. Схема бетонирования методом
вертикально-подъемной трубы:
1 — кран для подачи бетонной смеси; 2—бункер;
3—бетонолитная труба; 4—шпунтовое огражде-
ние; 5—опалубка; 6—уложенная бетонная смесь
же поверхности уложенной бетонной
смеси не менее чем на 0,8 м, поэто-
му с водой соприкасается только
верхний слой первоначально уложен-
ного бетона. По мере подъема трубы
выходящая из нее пластичная бетон-
ная смесь постепенно заполняет кот-
лован. Бетонная смесь при бетони-
ровании способом ВПТ должна укла-
дываться без перерыва с максималь-
но возможной интенсивностью. Тол-
щина слоя подводного бетона долж-
на быть не менее 1 м и определяется
из условия превышения на 10% мас-
сы уложенного бетона гидростати-
ческого давления воды. После набора
бетоном прочности не менее 5 МПа
вода из котлована откачивается,
верхний несхватившийся слой бето-
на, соприкасавшийся с водой
(шлам), удаляется, и работы по воз-
ведению оставшейся * части фунда-
мента ведут в сухом котловане обыч-
ными методами.
Блоки сборных фундамен-
тов укладывают на песчаную или
щебеночную подушку, отсыпанную
на тщательно спланированное дно
котлована. При песчаной подушке
блоки укладывают непосредственно
на песок, а при щебеночной — на
свежий цементный раствор, который
должен покрывать всю площадь, на
которую устанавливается блок.
Между собой фундаментные блоки
соединяются укладкой в швы жест-
кой бетонной смеси или сваркой
закладных частей и выпусков арма-
туры. При сооружении сборного фун-
дамента на местности, покрытой во-
дой, блоки укладывают на тампо-
нажный слой подводного бетона,
уложенного способом ВПТ, как на
щебеночную подушку. Предвари-
тельно с поверхности подводного
бетона удаляется слой шлама.
Свайные фундаменты. При соору-
жении фундаментов мостовых опор
применяют железобетонные и сталь-
ные сваи. Железобетонные сваи,
изготавливаемые на заводах и поли-
гонах, доставляются на стройпло-
щадку цельными (сваи сплошного
квадратного сечения) или по сек-
циям, допускающим стыкование пе-
ред или в процессе их погружения
в грунт (круглые цилиндрические
сваи-оболочки). Сваи сплошного
сечения имеют на концах заостре-
ния. Полые сваи-оболочки могут
погружаться как с открытым ниж-
ним концом, так и со специальным
наконечником. Стальные сваи круг-
лого или иного сечения применяют
при значительной глубине погруже-
ния в гравелистых или иных трудно-
проходимых грунтах.
Погружение свай осуществляется
либо забивкой их молотами, либо с
помощью вибропогружателей.
Молоты для. забивки свай могут
быть паровоздушные одиночного и
двойного действия и дизельные. Вы-
бор типа молота определяется грун-
товыми условиями и видом энергии,
имеющейся на стройплощадке.
Паровоздушные молоты
одиночного действия применяют для
погружения свай в плотные и тяже-
лые грунты. Их недостаток — не-
большое число ударов в минуту и
малая производительность. Моло-
ты двойного действия имеют боль-
шую частоту ударов, что облегчает
погружение свай, препятствуя заса-
сыванию их в вязких грунтах. Такие
молоты имеют небольшие размеры,
высокую производительность и могут
использоваться не только для забив-
286
ки, но и для выдергивания свай.
Система подачи и выпуска пара или
сжатого воздуха при работе молота
не имеет связи с атмосферой, что
допускает их. работу под водой.
Недостаток паровоздушных моло-
тов — необходимость снабжения их
паром или сжатым воздухом.
Дизель-молоты не требуют
для своей работы дополнительного
энергетического оборудования. Они
работают по принципу двухтактного
дизельного двигателя и приводятся
в действие за счет энергии дизель-
ного топлива, сгорающего в цилин-
дре. Дизел 6-молоты могут быть двух
типов: штанговые и трубчатые. В
первых ударной частью служит
подвижной цилиндр, во вторых —
поршень. Дизель-молоты работают
на дешевых сортах горючего, произ-
водительны при погружении свай в
плотные грунты. В то же время их
применение для забивки свай неболь-
шого поперечного сечения в слабые
грунты малоэффективно, так как при
этом не создаются условия для
самовоспламенения горючего в
цилиндре.
При наличии на строительстве
электроэнергии для погружения свай
оболочек могут использоваться
вибропогружатели (рис. 9.4),
которые особенно эффективны при
возведении фундаментов в несвязных
песчаных и супесчаных грунтах. Виб-
ропогружатели при работе с по-
мощью вращающихся в противопо-
ложные стороны эксцентриков соз-
дают гармонически изменяющуюся
силу, направленную вдоль сваи и
вызывающую ее колебания (вибра-
цию) с частотой 400—600 колебаний
в минуту.
При применении молотов одиноч-
ного действия и трубчатых дизель-
молотов на головы свай устанавли-
ваются стальные наголовники, смяг-
чающие резкие удары молотов' по
торцу свай и предохраняющие их
от разрушения. Если используется
вибропогружение свай, необходимо
надежно закрепить вибропогружа-
тель на свае, причем ось вибропогру-
Рис. 9.4. Вибропогружатель, закрепленный
на свае-оболочке
жателя должна точно совпадать с
осью сваи. Невыполнение этих тре-
бований приводит к повреждениям
вибропогружателя из-з-а ударов его
о сваю и к возникновению недопус-
тимых поперечных колебаний сваи.
Для обеспечения проектного поло-
жения свай при забивке' использу-
ются копровые агрегаты или краны
с оборудованием, обеспечивающим
подъем, установку и погружение свай
в заданном направлении (рис. 9.5).
С этой же целью применяют метал-
лические и деревянные каркасы и
железобетонные кондукторы, исполь-
зуемые затем в качестве ростверка.
Состав работ по погружению свай
включает перемещение копра или
крана и установку их в рабочее
положение, транспортировку, подъем
и закрепление сваи и собственно
погружение. Последовательность
погружения свай в ростверке может
быть рядовой (рис. 9.6, а)-, спираль-
ной от центра ростверка к периметру
(рис. 9.6, б) и секционной (рис.
9.6, в).
287
Рис. 9.5. Схемы сооружения свайных фунда-
ментов:
а—забивка свай с помощью копра; б—забивка
свай с помощью стрелового крана; в—погруже-
ние свай через направляющий каркас; г—погру-
жение свай через железобетонный кондуктор; /—
свая; 2—молот; 3—копер; 4—подвесная стрела;
5—кран; 6—вибропогружатель; 7—направляющий
каркас; 8—кондуктор; подсыпка
При наличии в основании граве-
листых и песчаных грунтов приме-
няется метод погружения или забив-
ки свай с подмывом. Для этого к
острию сваи по специальным трубам,
погружаемым в грунт совместно со
сваей, подается под давлением вода,
которая размывает грунт вокруг сваи
и уменьшает силы трения. После
прекращения подачи воды разрых-
ленный вокруг сваи грунт постепенно
уплотняется. На последней стадии
погружения подмыв прекращают и
до проектного «отказа» сваю погру-
жают обычными способами. Погру-
жение свай с подмывом не применя-
Рис. 9.6. Последовательность погружения
свай
ется при возможности возникновения
осадок близко расположенных зда-
ний и сооружений.
При забивке свай измеряют их
«отказы», от величины которых зави-
сит несущая способность сваи, прек-
ращая забивку по получении расчет-
ного «отказа». Под «отказом» пони-
мают наименьшую величину осадки
от одного' удара, определяя ее как
среднее арифметическое осадки за
один «залог». В качестве «залога»
для молотов одиночного действия
принимается 10 ударов, а для моло-
тов двойного действия и дизель-мо-
лотов — количество ударов в тече-
ние 1 мин. При вибропогружении
контролируют скорость погружения,
амплитуду колебаний и расход элект-
роэнергии (потребляемую электри-
ческую мощность).
После окончания погружения сваи
обрубаются на необходимом уровне,
обеспечивающем их надежное за-
щемление в плите ростверка при его
бетонировании.
При отсутствии грунтовых или по-
верхностных вод Плиту ростверка
бетонируют в открытом котловане,
в других случаях работы ведутся под
защитой грунтовых перемычек,
шпунтового ограждения, железобе-
тонных кондукторов, бездонных ящи-
ков. Размеры и форма ограждения
определяются очертанием плиты
ростверка. В случае незначительного
фильтрационного притока воды пли-
ту ростверка укладывают непосред-
ственно на дно котлована. Если же
приток воды большой, предваритель-
но способом ВПТ укладывается там-
понажный слой бетона толщиной не
менее 1 м. При устройстве низких
свайных ростверков тампонажный
слой укладывается непосредственно
на дно котлована, при высоких рост-
верках — на песчаную отсыпку, уло-
женную в ограждение до отметки
низа тампонажного слоя, или на де-
ревянное днище, устроенное на необ-
ходимом уровне.
Фундаменты из сборных железо-
бетонных оболочек. При сооружении
опор крупных мостов применяют
288
фундаменты из сборных железобе-
тонных оболочек диаметром 1 м и
более. Погружают оболочки с по-
мощью мощных вибропогружателей.
Отдельные секции оболочек соеди-
няют между собой болтами на флан-
цах или омоноличиванием выпус-
ков арматуры. Нижний конец первой
секции усиливают металлическим на-
конечником (ножом). В зависимости
от мощности имеющегося оборудо-
вания оболочки могут собираться из
отдельных звеньев на полную длину
или наращиваться по мере их погру-
жения.
С целью обеспечения проектного
положения оболочек их погружают с
применением направляющих уст-
ройств — кондукторов или каркасов,
отличающихся от каркасов для за-
бивки свай большими размерами
ячеек и сечений элементов.
Для уменьшения сил трения между
грунтом и оболочкой и потребляемой
вибропогружателем электроэнергии
погружение оболочек может произ-
водиться с подмывом аналогично то-
му, как это делается при забивке
свай.
По мере погружения из внутрен-
ней полости оболочек большого диа-
метра, как правило, извлекают грунт.
Для этого используют грейферы,
эрлифты, гидроэлеваторы, другие
механизмы. Если диаметр оболочек
достаточно велик, извлечение грунта
возможно без снятия вибропогружа-
теля, что позволяет существенно сни-
зить трудозатраты и получить эконо-
мию во времени. После удаления
грунта полость оболочек бетонируют
способом ВПТ.
Фундаменты на буровых сваях и
столбах. Фундаменты на буровых
сваях и столбах сооружают с по-
мощью специальных станков или
агрегатов.
При устройстве буронабивных
свай в грунте разбуривается сква-
жина, в нее устанавливается арма-
турный каркас и производится запол-
нение скважины бетоном. При диа-
метре скважины до 1 м образующую-
ся конструкцию называют буровой
сваей, при большем диаметре — бу-
ровым столбом.
Если в верхние слои грунта погру-
зить оболочку, через ее полость
разбурить скважину, а затем забето-
нировать, то образуется бурообсад-
ная скважина или столб. Для повы-
шения несущей способности в осно-
вании такой скважины может быть
сделано уширение.
Для устройства буровых свай ис-
пользуются буровые станки и уста-
новки отечественного и зарубежного
производства ударного и вращатель-
ного бурения. Крепление стенок
скважины обеспечивается с помощью
инвентарных обсадных труб, извле-
каемых затем из скважины, созда-
нием избыточного давления воды в
скважине или применением гли-
нистого раствора.
Фундаменты на опускных колод-
цах. Опускные колодцы изготавли-
вают, как правило, на месте опуска-
ния, для чего на суходоле планируют
площадку, а в условиях открытой
воды устраивают искусственный
островок из песчаных или гравелис-
тых грунтов (рис. 9.7, а). При глуби-
не воды до 2—2,5 м и скорости тече-
ния до 0,8 м/с островок отсыпают с
естественными откосами. Если глуби-
на воды или скорость течения пре-
вышает указанные величины, остров-
ки ограждают шпунтовыми рядами 3
или ряжевыми перемычками. Верх
островка должен превышать макси-
мально возможный уровень воды в
период работ по изготовлению и
опусканию колодца не менее чем на
0,5 м. Грунт 4 для отсыпки островка
доставляется автотранспортом по
временным мосткам, плавсредствами
Рис. 9.7. Схемы устройства опускного колодца
10 Зак. 1489
289
или намывается землесосными уста-
новками.
На спланированной поверхности
грунта или островка устанавливают
на подкладки 2 из деревянных
брусьев опалубку и производят бе-
тонирование стенок колодца /. После
набора бетоном необходимой проч-
ности опалубку снимают и из-под
ножа колодца удаляют подкладки.
При извлечении грунта из шахты
колодца грейфером 5 (рис. 9.7, б)
или гидромеханизмами колодец опус-
кается под действием собственного
веса. Наращивание стенок колодца
производится по мере его погруже-
ния. Если масса колодца недостаточ-
на для его погружения, применяют
подмыв грунта с помощью подмыв-
ных труб, устанавливаемых по на-
ружной поверхности колодца. Для
снижения сил трения применяют так-
же тиксотропные рубашки. Для это-
го размеры верхней части колодца
несколько уменьшают в плане, вслед-
ствие чего по периметру образуется
уступ. Пространство между стенка-
ми колодца выше уступа и грунтом
заполняют глинистым раствором,
устраняющим трение стенок колод-
ца о грунт.
После достижения ножом проект-
ной отметки поверхность грунта в
шахте колодца выравнивают слоем
щебня или гравия и способом ВПТ
бетонируют нижнюю тампонажную
подушку. Полное заполнение внут-
ренней полости бетоном производит-
ся после откачки воды из шахты
колодца.
9.2.	СООРУЖЕНИЕ ТЕЛА ОПОР МОСТА
Сооружение монолитных опор. Бе-
тонирование тела опор производится
в стационарной или щитовой дерё-
вянной опалубке. Целесообразно
применение сборной щитовой опа-
лубки, допускающей многократное
использование. При сооружении вы-
соких монолитных опор виадуков
эффективна скользящая опалубка.
Опалубкой могут служить контурные
блоки сборно-монолитных опор.
290
Чтобы обеспечить плотность и вы-
сокое качество бетонной кладки,
каждый слой бетонной смеси укла-
дывают до начала схватывания пре-
дыдущего. Для этого бетонирование
необходимо вести безостановочно
и по возможности на полную высоту
опоры. Если это невозможно, необ-
ходимо принять меры для обеспече-
ния хорошего сцепления последую-
щей бетонной кладки с ранее уложен-
ной. С этой целью по окончании бе-
тонирования в незатвердевший бе-
тон погружают короткие арматурные
стержни диаметром 16—20 мм. Пе-
ред началом нового этапа бетониро-
вания поверхность затвердевшего бе-
тона очищается стальными щетками
для .придания ей шероховатости.
Для повышения долговечности опор
не следует располагать швы бето-
нирования в пределах колебания
уровня льда в реке.
При небольшом объеме бетони-
рования бетон укладывается гори-
зонтальными или наклонными (не
круче 30°) слоями с уплотнением их
вибраторами. Большие массивы де-
лятся по площади и по высоте на
отдельные секции, бетонируемые по-
очередно. Для уменьшения расхода
бетона в свежеуложенную смесь мо-
жет укладываться крупный камень
размером не менее 15 см и не более
1/3 размера сечения бетонируемой
конструкции на уровне укладки кам-
ня. Суммарный объем камней не
должен превышать 20% общего
объема кладки.
Скользящая опалубка, применяе-
мая при сооружении высоких опор с
параллельными или имеющими не-
большой наклон гранями, представ-
ляет собой замкнутую щитовую кон-
струкцию, закрепляемую на готовой
части опоры. По мере твердения бе-
тона, уложенного в опалубку, ее под-
нимают с помощью ручных или гид-
равлических домкратов в новое по-
ложение, где происходит бетониро-
вание новой секции.
Сооружение сборных опор. При
сооружении стоечных опор (рис.
9.8, а) эстакадных мостов и путе-
проводов стойки 4 устанавливаются
в гнезда или в стаканы в фундамен-
тных блоках на подливку 7 из це-
ментного раствора, раскрепляя их
деревянными клиньями 5. После
замоноличивания стыка клинья уда-
ляются, а оставшиеся пазы запол-
няются бетоном. Насадку 2 уста-
навливают краном и, контролируя
положение её верха нивелированием,
временно раскрепляют клиньями,
после чего стык бетонируется.
Массивные блоки сборных опор
больших мостов (рис. 9.8, б) уста-
навливают кранами соответствую-
щей грузоподъемности на тугоплас-
тичный раствор, фиксируя толщину
шва стальными прокладками. Зако-
нопатив вертикальные швы паклей,
их заливают цементным раствором
с тщательной его заделкой. Раствор
для установки следующего ряда бло-
ков укладывается после окончания
заполнения вертикальных швов.
Монтаж опор из контурных бло-
ков состоит в последовательной уста-
новке блоков по рядам с заполне-
нием их внутренней полости бетонной
смесью. Монтаж ведут с использо-
ванием подвесных инвентарных под-
мостей, закрепляемых на смонтиро-
ванной части опор и перемещаемых
вверх по мере монтажа очередных
рядов. Подмости перемещают теми
же кранами, которыми осуществля-
ется монтаж блоков. Для обеспе-
чения перекрытия швов блоков и
слоев бетона заполнения бетониро-
Рис. 9.8. Схема монтажа сборных опор:
а—стоечных; б—из массивных блоков; 1—выпус-
ки арматуры из стойки; 2—насадка; 3—монтаж-
ные подмости; 4—стойка; 5—клин; 6—фундамент;
7—цементная подливка; 8—монтажный кран; 9—
монтируемый блок опоры
10*
вание внутренней полости произво-
дят по рядам, при этом уровень бето-
на не доводят до верха установлен-
ного последнего ряда блоков. Воз-
можно бетонирование на высоту
нескольких рядов.
9.3.	МОНТАЖ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ.
ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
Транспортировка элементов сбор-
ных конструкций железобетонных
мостов. Отдельные элементы конст-
рукций сборных железобетонных
мостов с заводов и полигонов к
месту строительства перевозят по
железным дорогам, автотранспортом
или на прицепах-трейлерах, букси-
руемых тягачами и тракторами. Осо-
бо крупные и негабаритные конст-
рукции, например блоки пролетных
строений, могут доставляться по во-
де на баржах и других плавсред-
ствах.
Перевозимые конструкции во избе-
жание случайных повреждений и
предотвращения сдвигов под дейст-
вием инерционных, ветровых и дина-
мических нагрузок надежно раскреп-
ляются. При перевозках по железной
дороге необходимо обеспечить соб-
людение габарита. Если длина пере-
возимой конструкции больше длины
платформы, на которую она погруже-
на, с обеих сторон грузовой плат-
формы прицепляют платформы
прикрытия.
Складирование доставленных кон-
струкций на месте монтажа произ-
водится в зоне действия монтажных
механизмов в удобном для дальней-
ших операций положении. Перед
монтажом конструкции очищаются
от грязи и наплывов бетона. При
необходимости выпуски арматуры и
закладные детали также очищаются
от ржавчины и выправляются.
Элементы малой массы (2—3 т) в
простейшем случае поднимают, обвя-
зывая их в обхват тросами. Элементы
большей массы поднимают за спе-
циальные металлические строповоч-
ные петли, надежно заделанные в
бетон конструкции в определенных
291
Рис. 9.9. Схемы монтажа балочных железобетонных пролетных строений стреловыми кранами:
/—кран; 2—траверса; 3— устанавливаемая балка; 4—установленные блоки пролетных строений; 5—
балки, подготовленные для монтажа
местах. Если масса блоков превы-
шает 30—40 т, применяют специаль-
ные подъемные приспособления,
охватывающие конструкцию с внеш-
них сторон. Подвешивание монтируе-
мых конструкций к крюку крана
производится с помощью стропов из
стальных канатов диаметром 16—
38 мм или траверс — металлических
балок из прокатной стали. Приме-
нение стропов требует увеличения
высоты подъема крюка, недостаток
траверс — большой собственный вес.
Установка пролетных строений
стреловыми кранами. Простейший
способ монтажа разрезных пролет-
ных строений — установка блоков
пролетных строений стреловыми кра-
нами, располагающимися внизу на
земле сбоку у монтируемого пролета
или на смонтированной части моста.
При размещении крана на земле
(рис. 9.9, а) монтируемые балки
складируют рядом с краном так,
чтобы обеспечить монтаж поворотом
стрелы крана на 180°. Возможен
монтаж балок «с колес» без устрой-
ства склада балок на стройплощадке.
Предназначенную для монтажа
балку стропуют, поднимают, пово-
ротом стрелы крана вводят в пролет и
плавно опускают на опорные части,
освобождая затем от строповочных
устройств. Кран перемещают в
новое положение и приступают к
установке следующей балки. Поло-
жение крана и расположение балок,
подготовленных к монтажу, выби-
рают таким образом, чтобы обеспе-
чить минимальный вылет стрелы кра-
на и устранить необходимость его
перемещения с грузом.
292
Если грузоподъемность одного
крана недостаточна для монтажа,
используют два крана, поднимающих
балку с двух концов одновременно.
Монтируемая балка при этом распо-
лагается перед кранами. Поднимая
ее вначале на минимальном вылете
стрелы, балку вводят в пролет и
устанавливают на опоры, увеличивая
вылет стрел кранов. Если грузо-
подъемность кранов не допускает
установку балки на требуемом выле-
те стрелы, монтируемый блок опус-
кают вначале на максимально воз-
можном вылете стрелы, затем краны
перемещаются вперед, балку подни-
мают вновь, повторяя проделанные
операции.
При монтаже мостов на водотоке
или при наличии плохих грунтов мон-
таж может производиться кранами,
размещенными на смонтированной
части моста (рис. 9.9, б). Установка
балок при этом производится «с го-
ловы». Кран, ведущий монтаж впе-
реди себя, должен обладать доста-
точной грузоподъемностью на боль-
шом вылете стрелы. Балки, предназ-
наченные для монтажа, складируют
на насыпи подхода, подавая под
монтаж с помощью тележек.
Установка пролетных строений
козловыми кранами. Монтаж много-
пролетных мостов и эстакад удобно
производить козловыми кранами
(рис. 9.10), которые могут использо-
ваться для выполнения всего комп-
лекса строительно-монтажных работ.
В практике строительства* исполь-
зуются козловые краны как завод-
ского изготовления, так и смонтиро-
ванные из инвентарных монтажных
мостовых металлоконструкций. Для
перемещения крана вдоль моста по
обеим его сторонам устраивают пути
по земляному полотну или по рабо-
чим мостикам (эстакадам). Достоин-
ство монтажа козловыми кранами —
возможность перемещения подни-
маемых элементов как вдоль моста
непосредственным движением кра-
нов, так и поперек с помощью грузо-
вых кареток.
Установка пролетных строений
консольными кранами. Для монтажа
балочных пролетных строений желез-
нодорожных мостов широко исполь-
зуются консольные поворотные и не-
поворотные краны грузоподъем-
ностью до 130 т (рис. 9.11).
Основным элементом крана явля-
ется двухконсольная балка 2, к зад-
ней консоли которой прикрепляются
противовесы /, а передняя грузовая
консоль служит для подъема и уста-
новки на опоры 6 монтируемых ба-
лок, для чего кран оборудуется
системой лебедок и полиспастов. Все
конструкции и механизмы крана
смонтированы на железнодорожных
платформах, а перемещение обеспе-
чивается локомотивом. Краны
ГЭК-50, ГЭК-80, ГЭК-120 и ДГК-130,
имеющие соответственно грузо-
подъемность 50, 80, 120 и 130 т, могут
устанавливать балки только по оси
пути. Краны ПВК-70, ГЭПК-80 и
ГЭПК-130 грузоподъемностью 70, 80
и 130 т допускают поворот главной
балки в горизонтальной плоскости.
Блок пролетного строения, пред-
назначенный для установки, подает-
Рис. 9.10. Схемы монтажа балок пролетных
строений козловым краном:
/—балка, поданная под монтаж; 2—устанавли-
ваемая балка; 3—смонтированные балки пролет-
ного строения; 4—козловой кран; 5—подкрано-
вая эстакада
ся на железнодорожной платформе
непосредственно к устою моста и с
помощью стреловых кранов разгру-
жается. После отвода платформы
подается консольный кран, произво-
дится строповка и подъем монти-
руемой балки грузовой консолью.
Кран с подвешенным пролетным
строением перемещают к монтируе-
мому пролету, где производится опус-
кание блока и установка его на опо-
ры. Если монтаж ведут неповорот-
ным консольным краном, устанавли-
вающим блоки только по оси пути,
требуется поперечная передвижка
балок на опорах с помощью гидрав-
лических домкратов. Поворотные
краны обеспечивают вынос блоков от
оси пути на величину до 5,3 м, что
позволяет устанавливать балки не-
Рис. 9.11. Схема монтажа балок пролетных строений консольным краном ГЭПК-130:
/ — противовесы; 2—двухконсольная главная балка крана; 3—вспомогательный полиспаст; 4—>лавный
полиспаст; 5—траверса; 6—опора моста; 7—устанавливаемая балка; 8—смонтированное пролетное
строение моста; 9—опорная платформа крана
293
Рис. 9.12. Схема монтажа балочных пролетных строений монтажным агрегатом АМК-20-Г7
(а) и консольно-шлюзовым краном ГП-2Х30 (б)
A-A
посредственно в проектное положе-
ние.
Монтаж пролетных строений спе-
циальными монтажными агрегатами.
Для монтажа пролетных строений
автодорожных мостов применяют
монтажные агрегаты, представля-
ющие собой комплекс устройств —
монтажных ферм или балок, кранов,
тележек, обеспечивающих переме-
щение балок вдоль моста в монтируе-
мый пролет, их поперечное переме-
щение и установку в проектное по-
ложение. Существует большое коли-
чество разнообразных монтажных
агрегатов.
Агрегат АМК-20-Г7 (рис. 9.12, а),
используемый для монтажа пролет-
ных строений с балками длиной до
21 м и массой до 24 т, включает два
самоходных козловых крана 2 грузо-
подъемностью по 12 т и монтажный
мост 4, на котором размещены под-
крановые пути /. Козловые краны
перемещаются как по монтажному
мосту, так и по насыпям подходов,
для чего задняя часть монтажного
моста выполнена в виде аппарели с
уклоном около 6%. Работая спарен-
но, козловые краны поднимают мон-
тируемую балку 3, перевозят ее по
насыпи подходов, смонтированной
294
части строящегося моста и далее
по монтажному мосту от места скла-
дирования до монтируемого пролета
и устанавливают в проектное поло-
жение. После окончания монтажа
всех балок в одном пролете монтаж-
ный мост продольной перекаткой пе-
ремещают в следующий пролет, вос-
станавливают непрерывность под-
крановых путей, подготавливая та-
ким образом агрегат к монтажу оче-
редного пролета. При монтаже мос-
тов шириной более 8 м требуется
демонтаж агрегата и перестановка
его в новое положение по ширине
моста.
Консольно-шлюзовой кран
ГП-2Х30 (рис. 9.12, б) позволяет
вести установку балок длиной 18—
33 м и массой до 60 т. Кран включает
двухпролетную неразрезную ферму 6
с противовесом 5, средняя и задняя
опоры которой смонтированы на те-
лежках, обеспечивающих перемеще-
ние крана по рельсовому пути колеей
5,6 м на смонтированной части мос-
та. Агрегат является самоходным,
для чего тележка 10 средней опоры
оборудована электроприводом.
Перед монтажом очередного про-
лета кран перемещается вдоль моста
до тех пор, пока его передняя нога 9
не достигнет противоположной опоры
монтируемого пролета, после чего
производится опирание передней но-
ги на эту опору. Предназначенная
для установки балка 3 подается под
монтаж на вспомогательных тележ-
ках. Непосредственно в пролет балка
перемещается грузовыми тележками
8 крана, которые могут также дви-
гаться по поперечным траверсам 7
поперек моста. Это позволяет устано-
вить балку в необходимом месте по
ширине моста.
Мосты шире 7—8 м с балками дли-
ной до 42 м монтируют более мощным
консольно-шлюзовым краном МШК-
100 грузоподъемностью 100 т.
Монтаж крупными блоками с по-
мощью плавучих средств. В практике
отечественного мостостроения нашел
применение способ монтажа больших
мостов крупными блоками, изготов-
ленными на берегу, с доставкой их
к месту установки по воде (рис. 9.13).
Масса блоков может достигать не-
скольких тысяч тонн. Так, при строи-
тельстве крупного моста через Волгу
масса перевозимых блоков составля-
ла 2700 т, а длина—120 м. Масса
перевозимых по воде конструкций
пролетного строения моста через
Москву-реку в Лужниках достигала
5600 т при длине 198 м. Перевозку
по воде таких больших конструкций
осуществляют на плавучих опорах
(плавсистемах), собираемых из ин-
вентарных универсальных понтонов
типа КС.
При монтаже пролетных строений
этим способом на берегу устраивают-
ся подмости для сборки или бетони-
рования монтируемой части конст-
рукции, стенды и т. д. Готовые к
монтажу блоки перемещают по спе-
циальным пирсам к воде, где под
них подводят плавучие опоры, пред-
варительно подтопленные заполне-
нием части понтонов водой, масса
которой должна быть несколько
больше массы перевозимой конструк-
ции. После заведения подтопленной
плавсистемы под блок водный бал-
ласт откачивают и плавучие опоры,
стремясь всплыть, отрывают конст-
рукцию от выкаточных пирсов. Далее
плавсистемы вместе с блоком пролет-
ного строения буксирами транспор-
тируют в монтируемый пролет. Точ-
ная установка блока производится
с помощью лебедок и тросов, закреп-
ленных за якоря на дне реки. После
выверки положения монтируемого
Рис. 9.13. Общий вид балочного решетчатого пролетного строения, транспортируемого с по-
мощью плавучих опор
295
блока производится подтопление
плавсистемы загруженном ее водным
балластом, и конструкция устанавли-
вается в проектное положение.
Выкаточные пирсы, обеспечиваю-
щие перемещение блоков с подмостей
на плавучие опоры, являются слож-
ными и дорогими сооружениями.
Поэтому для сокращения их длины
часто между пирсами производят
местное углубление дна реки, доста-
точное для заведения плавучих опор
в подтопленном состоянии.
Омоноличивание и гидроизоляция
пролетных строений. После установ-
ки отдельных балок пролетных строе-
ний производится их объединение
сваркой выпусков арматуры или за-
кладных частей в диафрагмах и обе-
тонирование стыков.
Балки железнодорожных пролет-
ных строений имеют заводскую гид-
роизоляцию, поэтому после омоноли-
чивания стыка диафрагм продольные
щели между блоками и деформа-
ционные щели между пролетными
строениями перекрываются длинны-
ми узкими металлическими листами,
смазанными битумом. Затем произ-
водится отсыпка балласта и устрой-
ство верхнего строения.пути.
При строительстве автодорожных
мостов после омоноличивания балок
в отверстия плиты устанавливают
водоотводные трубки и укладывают
бетон сточного треугольника, поверх
которого наносят гидроизоляцию.
Работы по устройству гидроизоля-
ции, состоящей из битумной мастики,
армированной двумя слоями стекло-
сетки, производят при температуре
не ниже +5 °C. Битумную мастику
перед использованием разогревают
в битумном котле до температуры
150—170 °C и в горячем состоянии
наносят на поверхность плиты, рас-
стилая сверху слой стеклосетки. За-
тем наносится второй слой мастики
и укладывается второй армирующий
слой, на который наносится послед-
ний слой мастики.
Особенно тщательно гидроизоля-
ция устраивается у водоотводных
трубок. Изоляционные и армирую-
щие слои заводят внутрь трубок и
296
прижимают к стенкам трубок спе-
циальным стаканом.
Поверх гидроизоляции уклады-
вается защитный бетонный слой,
армированный металлической сет-
кой.
9.4.	МОНТАЖ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
Состав монтажных работ. В со-
став монтажных работ входят транс-
портировка конструкций с завода-
изготовителя на приобъектный склад,
подготовка элементов на складе, по-
дача их под монтаж и сборка пролет-
ных строений с установкой в пролет.
Перевозка металлоконструкций с
заводов производится железнодо-
рожным и смешанным транспортом.
Требования габарита накладывают
ограничения на размеры перевози-
мых монтажных блоков и определяют
максимальные длины цельноперево-
зимых конструкций, которые не пре-
вышают 45 м.
Доставленные на строительную
площадку элементы складируют,
устраняют возникшие в процессе пе-
ревозки деформации, очищают от
грязи и коррозии, наносят маркиров-
ку, облегчающую монтаж, произво-
дят укрупнительную сборку. Особое
внимание уделяется очистке контакт-
ных поверхностей элементов в узло-
вых соединениях при стыках на
высокопрочных болтах. Очистку про-
изводят стальными щетками, огне-
вым способом — пламенем ацетиле-
но-кислородной горелки с последую-
щим удалением продуктов сгорания
металлическими щетками и песко-
струйными аппаратами. Для защи-
ты от коррозии очищенный металл в
зоне стыков может покрываться
консервирующим составом, не сни-
жающим фрикционных свойств сое-
динений, в других местах — окраши-
вается.
Для выполнения погрузочно-раз-
грузочных работ и других операций
склады оборудуются козловыми и
стреловыми (железнодорожными,
пневмоколесными, гусеничными)
кранами.
Монтажные соединения могут быть
сварные и на высокопрочных болтах.
Сварные монтажные соединения вы-
полняют автоматическим или полуав-
томатическим способом. Ручная
сварка допускается лишь как исклю-
чение. Схема сварного стыка сплош-
ностенчатой балки с выполнением
швов автоматической сваркой раз-
работана институтом электросварки
им. Е. О. Патона. Первоначально
сваривают горизонтальный лист
нижнего пояса 3 (рис. 9.14). Затем
устанавливают вставку 2 вертикаль-
ной стенки и выполняют вертикаль-
ные швы, после чего вваривают
встаЕГку 1 верхнего пояса. Горизон-
тальные швы выполняют сварочным
автоматом, вертикальные швы —
специальным автоматом, переме-
щающимся вертикально вдоль свар-
ного шва с помощью зубчатой рейки.
Угловые швы по верхнему и нижнему
поясам балок выполняют полуавто-
матической сваркой в среде угле-
кислого газа.
При соединениях на высокопроч-
ных болтах в процессе сборки сов-
мещают монтажные отверстия, фик-
сируя положение элементов пробка-
ми и заполняя ими не менее 10% от-
верстий. В остальные отверстия в
стыке устанавливают высокопрочные
болты, затягивая их до норматив-
ного усилия, после чего пробки также
заменяют болтами.
Натяжение высокопрочных болтов
до проектного усилия может произ-
водиться двумя способами.
Первый способ основан на контро-
лировании момента закручивания.
Вначале болты затягивают пневма-
тическими гайковертами до усилия,
составляющего 80—90% расчетного.
Дотягивание до расчетного усилия
производится ручными динамометри-
ческими ключами с индикатором мо-
мента закручивания. При втором спо-
собе величиной, контролируемой при
натяжении, является угол поворота
гайки, зависящий от числа тел (ли-
стов) в-соединяемом пакете. Натя-
гивают болты пневматическими гай-
ковертами, оттарированными таким
образом, чтобы в процессе закручи-
Рис. 9.14. Монтажный сварной стык главных
балок со сплошной стенкой (/—V—очередность
наложения сварных швов)
вания гайки поворачивались на необ-
ходимый угол.
Помимо сварных и болтовых сое-
динений, находят применение комби-
нированные болто-сварные стыки.
Стенки при этом соединяются с по-
мощью высокопрочных болтов, а
пояса — автоматической сваркой.
Сборка пролетных строений на
подмостях. При сборке на подмостях
пролетные строения со сквозными
главными фермами опираются на
подмости в каждом узле, со сплош-
ной стенкой — во всех монтажных
стыках. Поэтому для сборки сквоз-
ных пролетных строений (рис. 9.15)
устраивают сплошные подмости /,
опирающиеся на временные опоры 5,
а для сборки пролетных строений со
сплошной стенкой — только времен-
ные опоры под монтажными стыками.
Подмости устраивают из универ-
сальных инвентарных конструкций
мостов (УИКМ), мостовых инвентар-
ных конструкций (МИК), другого
инвентарного имущества. Деревян-
ные подмости используют в отдель-
Рис. 9.15. Схема монтажа металлического
пролетного строения со сквозными главными
фермами на подмостях:
/—подмости; 2—смонтированная часть пролет-
ного строения; 3—устанавливаемый элемент; 4—
сборочный кран; 5—временные опоры
297
ных случаях при технико-экономичес-
ком обосновании целесообразности
их применения.
Элементы УИКМ собираются из
равнобоких уголков с высотой полки
от 75 до 120 мм. Сечение стоек,
поясов, других элементов подмостей
может компоноваться из одного,
двух, трех или четырех уголков.
В узлах элементы соединяются фа-
сонками и накладками на болтах
диаметром 22 и 27 мм. Элементы
МИК выполнены из стальных труб
диаметром 95, 159 и 203 мм с фланца-
ми и проушинами на концах для сое-
динения элементов болтами.
Для сборки пролетных строений
используются козловые, стреловые и
другие монтажные краны, которые
могут перемещаться по подмостям
или непосредственно по собираемым
конструкциям.
Сборка пролетных строений может
быть ярусной, секционной или комби-
нированной.
При ярусной сборке про-
летное строение монтируется по всей
длине снизу вверх. Вначале на под-
мостях собирают нижние пояса, ниж-
ние продольные связи, выкладывают
балочную клетку при езде понизу.
Это так называемая низовая сборка.
Затем производится верховая сбор-
ка — монтаж элементов решетки и
верхних поясов с верхними продоль-
ными связями. После сборки всего
пролетного строения производится
проверка правильности геометричес-
Рис. 9.16. Схема опирания узлов пролетного
строения на подмости:
/ — распределительный пакет из рельсов; 2—
клинья; 3—сборочная клетка; 4—домкрат
298
ких размеров и постановка высоко-
прочных болтов. Ярусная сборка обе-
спечивает высокую точность монта-
жа, но требует больше времени на
монтаж, чем другие способы.
Секционная сборка предпо-
лагает попанельную сборку пролет-
ного строения. При сборке очередной
панели (секции) на подмостях вы-
кладываются элементы нижнего поя-
са, нижних продольных связей и про-
езжей части, решетки, верхних поя-
сов и верхних продольных связей,
производится сболчивание узлов
собранной панели, после чего начи-
нается монтаж следующей панели.
Достоинство секционной сборки —
сокращение сроков монтажа.
Если сборка ведется комбини-
рованным способом, то после
низовой сборки начинается сборка
секций с непосредственной установ-
кой болтов.
Для удобства монтажа и регули-
рования конструкции при выверке по-
ложения под каждым узлом уст-
раивают по две сборочные клетки
3 (рис. 9.16) из деревянных брусьев,
между которыми под центром узла
устанавливают домкраты 4, исполь-
зуемые при выправке пролетного
строения.
После завершения всех операций
по сборке производится установка
пролетных строений на опорные
части. Для этого применяют дом-
краты, размещаемые под крайними
так называемыми домкратными попе-
речными балками. При этом под
узлами пролетных строений выкла-
дывают страховочные клетки с
клиньями, с помощью которых между
клетками и узлами в процессе всего
опускания сохраняется зазор 2—
3 мм.
По окончании монтажных работ
производится окраска пролетного
строения двумя слоями краски с
предварительной очисткой элементов
от грязи, шпаклевкой и грунтов-
кой.
Навесная и полунавесная сборка
пролетных строений. При навесной и
полунавесной сборке монтаж пролет-
ных строений ведется от опоры в про-
Рис. 9.17. Схемы полунавесного (а) и навесного (б) монтажа металлических пролетных строений:
1 — монтажный кран; 2—анкерный пролет, собранный на насыпи подхода; 3—временные соединительные
элементы
лет и пролетное строение работает
как консоль. Если пролетное строе-
ние при этом в отдельных узлах опи-
рается на подмости или временные
опоры (рис. 9.17, а), имеет место
полунавесная сборка, если времен-
ных опор нет,— навесная (рис.
9.17, б).
Часто навесная сборка ведется
уравновешенным способом
в обе стороны от опоры. Особенно
удобен этот метод для монтажа не-
разрезных пролетных строений.
Если таким способом монтируют ба-
лочные разрезные пролетные строе-
ния, на период монтажа их объеди-
няют в неразрезную систему поста-
новкой дополнительных элементов.
Навесной монтаж может быть и
односторонним, когда сборка
внавес ведется в одну сторону от
опоры.
При полунавесной сборке несколь-
ко панелей пролетного строения соби-
рают на сплошных подмостях. Дли-
на монтируемого участка выбирается
из условия обеспечения устойчивости
конструкции при монтаже внавес сле-
дующих панелей до опирания на
временные опоры. Количество и рас-
становку временных опор выбирают
из условия устойчивости пролетных
строений на всех стадиях монтажа.
Противовесная (анкерная) часть
пролетного строения 2 может быть
собрана на насыпи подхода (см.
рис. 9.17, б). В этом случае отпа-
дает надобность в устройстве спе-
циальных подмостей. В качестве ан-
керного при этом используется кон-
струкция последующего пролетного
строения, разбираемая после окон-
чания монтажа пролетного строе-
ния в первом пролете. Пролетное
строение, закрепленное за анкерное
постановкой временных элементов 3,
монтируется внавес или полунавес.
Аналогично ведется монтаж пролет-
ных строений, перекрывающих сле-
дующие пролеты. Элементы под мон-
таж подаются по смонтированной
части конструкции или в случае
уравновешенной навесной сборки по
воде.
При навесном и полунавесном
монтаже соблюдается определенный
порядок сборки пролетных строений,
при котором в процессе монтажа
последовательно собираются геомет-
рически неизменяемые секции в виде
треугольников.
Монтаж панелей с нисходящими
раскосами (рис. 9.18, а) начинается
с установки элементов / нижнего
пояса и нижних продольных связей.
Постановкой раскосов II образуются
жесткие треугольники, что позволяет
после установки продольных балок
подавать элементы под монтаж не-
посредственно в собираемую панель.
Затем устанавливаются поперечная
балка, стойки III, верхние пояса
IV и верхние продольные связи про-
летного строения.
Рис. 9.18. Порядок монтажа панелей метал-
лических мостов:
а—с нисходящими раскосами; б—с восходящими
раскосами
299
Более сложен монтаж панелей с
восходящими раскосами (рис.
9.18, б), так как замыкание треуголь-
ников при монтаже снизу вверх
происходит только после установки
элементов верхнего пояса, т. е.
на завершающем этапе монтажа.
При навесной и полунавесной
сборке монтажные краны, как пра-
вило, перемещаются в уровне верх-
него пояса смонтированной части
пролетного строения, для чего по
верхним поясам устраивается рель-
совый подкрановый путь. Б ка-
честве монтажных наибольшее рас-
пространение получили жестконогие
деррик-краны, грузоподъемность ко-
торых не зависит от вылета стрелы.
Недостаток кранов — возможность
монтажа только перед собой или сбо-
ку.
Для удобства работ по устройству
стыков и соединений узлы пролетного
строения обстраивают подмостями.
Установка пролетных строений
кранами. Сроки строительства суще-
ственно сокращаются при примене-
нии цельноперевозимых или крупно-
блочных конструкций и установке
их кранами.
Цельноперевозимые пролетные
строения устанавливаются непо-
средственно на постоянные опоры.
Для монтажа сборных конструкций
под монтажными стыками соору-
жают временные опоры из инвентар-
ных металлоконструкций. В состав
монтажных работ при установке
пролетных строений кранами входит
строповка и подъем монтажных бло-
ков, перемещение в пролет, установ-
ка на временные или капитальные
опоры и устройство мостового полот-
на.
Монтаж пролетных строений мо-
жет производиться стреловыми, коз-
ловыми, консольными кранами, а
также крановыми агрегатами. После
установки блоков производится вы-
верка положения конструкции в пла-
не и профиле и устройство стыков.
Консольными кранами на желез-
нодорожном ходу можно устанав-
ливать пролетные строения как со
сплошной стенкой, так и со сквозны-
зоо
ми фермами. При пролетах до 44 м
установка пролетных строений про-
изводится целиком, при больших
пролетах — отдельными блоками,
масса которых определяется грузо-
подъемностью крана. Пролетные
строения собирают на насыпи подхо-
да. Перемещение крана с монтируе-
мым блоком в пролет производится
по смонтированной части моста или
по подмостям.
При достаточной глубине воды, а
также при установке блоков боль-
шой массы применяют плавучие кра-
ны промышленного изготовления или
собранные из мостовых инвентарных
конструкций.
Мостовое полотно железнодорож-
ных мостов с ездой на поперечинах
устраивают путем раскладки мосто-
вых брусьев, прикрепления их к бал-
кам, установки рельсов или контр-
рельсов. При железобетонной плите
производится раскладка блоков плит
или бетонирование монолитной
плиты. Затем устраивается гидроизо-
ляция и мостовое полотно. Работы
по монтажу плиты ведутся с по-
мощью стреловых кранов.
Надвижка пролетных строений.
При строительстве металлических
мостов встречается продольная и
поперечная надвижка пролетных
строений.
Продольную надвижку
применяют для установки пролетных
строений, собранных на насыпи по
оси моста. При надвижке небольших
пролетных строений к низу конст-
рукции прикрепляют салазки из
швеллеров, стальных листов или
уголков. Перемещают надвигаемую
конструкцию по рельсам. Для на-
движки пролетных строений со
сплошной стенкой (рис. 9.19) приме-
няют надвижку по роликам, объеди-
ненным в каретки 4 и установлен-
ным на насыпи, временных и капи-
тальных опорах. На насыпи подходов
вместо кареток могут использоваться
тележки 2. К нижним поясам балок
прикрепляют верхний накаточный
путь в виде деревянных попере-
чин и рельсов, повернутых головкой
вниз. Для предотвращения попе-
I
Рис. 9.19. Схема надвижки металлических пролетных строений со сплошной стенкой:
/ — монтажный кран; 2—тележка для перемещения пролетного строения на насыпи; 3—тупик для
улавливания тележек; 4—каретки; 5—аванбек; 6—временная накладка
речных смещений пролетных строе-
ний в процессе надвижки ролики
снабжаются ребордами. Так как про-
летные строения в процессе надвиж-
ки испытывают деформации, каретки
устраивают таким образом, чтобы
положение роликов соответствовало
очертанию верхнего накаточного пу-
ти. Для этого ролики в каретке
объединяют по балансирной схеме.
При использовании цилиндрических
(безребордных) роликов возможна
надвижка без устройства верхнего
накаточного пути непосредственно
по нижним поясам балок (см. узел /
на рис. 9.19).
Перспективной является над-
вижка с использованием прокладок
из антифрикционных материалов.
Надвижку пролётных строений
со сквозными главными фермами
(рис. 9.20) осуществляют по цилинд-
рическим каткам 4 с устройством,
помимо верхнего 2, также и нижнего
1 накаточного пути, причем для обес-
печения узловой передачи нагрузки
от собственного веса пролетного
строения при надвижке верхний путь
выполняют только под нижними уз-
лами. При достаточной прочности ба-
лочной клетки накаточные пути могут
быть устроены не под поясами глав-
ных ферм, а под продольными балка-
ми. В этом случае верхний накаточ-
ный путь устраивают непрерывным.
При продольной перекатке про-
летных строений уменьшение мон-
тажных усилий в надвигаемой кон-
струкции и обеспечение устойчивос-
ти в продольном направлении дости-
гаются применением аванбека, уст-
ройством временных промежуточных
опор, объединением разрезных про-
летных -строений в неразрезные и ус-
тановкой на задней части пролетного
строения противовеса.
Надвижка пролетных строений
может производиться с помощью
Рис. 9.20. Схема надвижки пролетных строений со сквозными главными фермами:
а—первая стадия; б—вторая стадия; в—накаточные пути; /—нижний накаточный путь; 2—верхний
накаточный путь; 3—плавучая опора; 4—катки; 5—нижний пояс фермы
301
плавучей опоры. Е этом случае обыч-
ным образом осуществляется про-
дольная перекатка пролетного строе-
ния, собранного на насыпи, в первый
пролет до тех пс-р, пока величина
образующейся кс^соли не будет дос-
таточна для подведения плавучей
опоры и установки в дальнейшем про-
летного строения на капитальную
опору. Подведя плавучую опору под
образовавшуюся консоль и выкачи-
вая из плавсистемы водный балласт,
на опору передают нагрузку от веса
пролетного строения. После этого
задний конец пролетного строения
шарнирно опирают на каретку, пере-
катывающуюся по нижнему накаточ-
ному пути, а верхний накаточный
путь разбирают. Это обеспечивает
постоянную величину опорных дав-
лений на каретку и плавучую опору
независимо от стадии дальнейшей
надвижки и уровня конца пролет-
ного строения, опирающегося на пла-
вучую опору.
Надвижку пролетных строений
производят с помощью полиспастов с
ручными или электрическими лебед-
ками. Для удержания пролетного
строения от перемещений под дейст-
вием ветра или уклона накаточного
пути, а также для облегчения точной
наводки, помимо тяговых полиспас-
тов, используют также тормозные по-
лиспасты. Лебедки устанавливают на
насыпи или на надвигаемом пролет-
ном строении. Неподвижные блоки
полиспастов прикрепляют к якорям
(анкерам) или к капитальным опо-
рам, подвижные — к надвигаемому
пролетному строению.
При надвижке на небольшое
расстояние или при конвейерно-ты-
ловой сборке с поэтапной надвижкой
могут использоваться гидравличес-
кие домкраты.
Сборка пролетных строений мо-
жет осуществляться на подмостях
параллельно оси моста. В этом слу-
чае для установки пролетных строе-
ний в проектное положение приме-
няют поперечную надвиж-
к у. Для этого под опорными узлами
пролетного строения сооружают пир-
сы из инвентарных металлоконструк-
302
ций, по которым укладывается ниж-
ний накаточный путь. Верхние нака-
точные пути закрепляют на попереч-
ных балках. После перемещения на
постоянные опоры пролетное строе-
ние поддомкрачивают и устанав-
ливают на опорные части.
Установка пролетных строений с
помощью плавучих средств. Установ-
ка пролетных строений с помощью
плавучих средств позволяет органи-
зовать сборку в стороне от створа
моста и при многопролетных мостах
может дать существенное сокраще-
ние сроков строительства.
Пролетные строения собирают
на сплошных подмостях с низовой
стороны от строящегося моста. Для
выкатки пролетных строений в русло
и установки на плавучие опоры уст-
раивают пирсы, по которым собран-
ную конструкцию перемещают попе-
речной (чаще) или продольной пере-
движкой.
Особенности перевозки по воде
металлических пролетных строе-
ний на плавучих опорах и установки в
проектное положение аналогичны со-
ответствующим операциям при со-
оружении железобетонных мостов
(см. п. 9.3).
9.5.	СТРОИТЕЛЬСТВО ВОДОПРОПУСКНЫХ
ТРУБ
Сооружение железобетонных
труб. Отдельные звенья сборных же-
лезобетонных водопропускных труб
изготавливают на заводах или поли-
гонах и доставляют к месту монтажа
железнодорожным или автомобиль-
ным транспортом. При перевозке
звенья могут устанавливаться как в
горизонтальном, так и в вертикаль-
ном положении. В первом случае рас-
крепление звеньев производится
очень тщательно (особенно круглых
труб), но при этом упрощаются пог-
рузочно-разгрузочные работы. Пере-
возка в вертикальном положении
более безопасна, однако требует до-
полнительных операций по перевора-
чиванию звеньев при их погрузке и
выгрузке, что должно производиться
A-A
Рис. 9.21. Схема монтажа железобетонной трубы:
/—блок трубы, подаваемый к месту установки; 2—кран; 3—смонтированная часть трубы; 4—блок
трубы, подготовленный к монтажу
очень аккуратно во избежание пов-
реждения звеньев.
Разработку котлова-
нов под фундаменты труб выполня-
ют механизированным способом экс-
каваторами с вместимостью ковша
0,35 м3 при ширине котлована до 3 м и
бульдозерами при более широких
котлованах и при отсутствии грунто-
вых вод.
Блоки сборных фундаментов ук-
ладывают на гравийно-песчаную под-
готовку последовательно, начиная со
стороны выходного оголовка. Бето-
нирование монолитных фундаментов
производят без перерыва на всю вы-
соту каждой секции, уплотняя бетон
вибрированием. Деформационные
швы устраивают, устанавливая в не-
обходимых местах деревянные щиты.
Поверхность щитов для предотвра-
щения сцепления с бетоном сказыва-
ется солидолом.
Сборка труб (рис. 9.21) на-
чинается с установки открылков вы-
ходного оголовка, после чего произ-
водится последовательная установка
кранами звеньев трубы в направле-
нии входного оголовка. При этом
между торцами смежных блоков ос-
тавляется зазор, предусматриваемый
проектом.
Прямоугольные блоки устанав-
ливают на фундамент на цементный
раствор, выравнивая положение зве-
ньев с помощью деревянных клинь-
ев. При монтаже звеньев круглых
труб их плотное опирание на фунда-
мент обеспечивается использованием
лекальных блоков, имеющих криво-
линейную верхнюю поверхность, или
укладкой звеньев на подушку из пла-
стичной свежеуложенной бетонной
смеси. Положение звеньев труб при
их укладке на лекальные блоки регу-
лируют деревянными клиньями, тща-
тельно заполняя затем зазор между
звеньями трубы и блоками цемент-
ным раствором.
Швы между звеньями после
окончания монтажа заполняются
паклей, пропитанной битумом, или
резиновыми жгутами. Все наружные
поверхности трубы, соприкасающие-
ся с грунтом насыпи, покрываются
обмазочной гидроизоляцией, а швы
между блоками зачеканиваются по-
лимерными герметиками или цемент-
ным раствором.
После окончания монтажа и на-
несения гидроизоляции производится
засыпка труб тем же грунтом,
из которого отсыпается насыпь. За-
сыпку труб производят на всю шири-
ну насыпи равномерно и одновремен-
но с двух сторон звеньев слоями
толщиной 0,15 — 0,20 м с тщатель-
ным уплотнением. Высота засыпки
над трубой должна быть не менее 2 м,
а при низких насыпях доходить до
проектной отметки земляного полот-
на. При засыпке особенно тщательно
заполняют пазухи (нижние четвер-
ти) круглых труб, не допуская попа-
дания в грунт, которым производят
отсыпку крупных камней и валунов.
Если работы по заполнению пазух бу-
дут выполнены недостаточно качест-
венно, возможна деформация трубы с
взаимным смещением звеньев, а
303
также повреждения (поломки) от-
дельных звеньев.
Сооружение металлических гоф-
рированных труб. Металлические
гофрированные трубы являются кон-
струкциями, работающими совместно
с окружающим их земляным масси-
вом насыпи. При песчаных грунтах
труба укладывается непосредственно
на грунт основания, при других грун-
тах устраивается подушка из песча-
но-гравийной смеси. Отсутствие
фундамента значительно снижает
трудоемкость и стоимость их соору-
жения по сравнению с железобетон-
ными.
Металлические трубы собирают
на болтах из отдельных элементов,
изготавливаемых на специализиро-
ванных заводах из плоских гофриро-
ванных листов, изгибая их по радиу-
су трубы и устраивая по краям от-
верстия для болтов.
Стыки элементов труб устраива-
ют внахлестку с использованием
шайб специальной формы с цилин-
дрическими опорными поверхностя-
ми, обеспечивающими плотное приле-
гание шайб к поверхностям гребней и
впадин гофров. Монтаж трубы произ-
водят на спланированном ложе на
месте ее установки. Можно собрать
трубу рядом, а затем перекаткой ус-
тановить на место.
Для защиты от коррозии все эле-
менты труб оцинковывают в завод-
ских условиях. Для дополнительной
защиты конструкции при располо-
жении ее в агрессивной среде, на-
пример на болоте, на наружную и
внутреннюю поверхности трубы на-
носят защитное битумное покрытие
на основе битумно-резиновых мас-
тик.
Важным условием надежной и
долговечной работы металлических
труб является их качественная и пра-
вильная засыпка. При этом предот-
вращаются недопустимые деформа-
ции трубы и обеспечивается совмест-
ная работа трубы и грунта. Засыпа-
ют трубу послойной укладкой и тща-
тельным уплотнением грунта сим-
метрично с обеих сторон трубы. Тол*
щина слоев составляет 0,15 — 0,20 м,
304
а степень уплотнения грунта должна
обеспечивать не менее 95 % его стан-
дартной плотности. Отсыпку грунта
производят самосвалами, бульдозе-
рами, драглайнами, а уплотнение —
колесами транспортных и грунтоуп-
лотняющих машин. Непосредственно
у трубы грунт уплотняют механизи-
рованным инструментом — электро-и
пневмотрамбовками. Проезд тран-
спортных средств над трубой допус-
кается при толщине засыпки над вер-
хом трубы не менее 0,5 м.
Входных и выходных обустрой-
ств (оголовков) при использовании
металлических гофрированных труб
не делают, ограничиваясь укрепле-
нием откосов насыпи и основания у
•входа и выхода трубы камнем, бетон-
ными плитами или другими спосо-
бами.
После возведения насыпи над
трубой и стабилизации осадок и де-
формаций внутри трубы в пределах
не менее 120° нижней поверхности
устраивают лоток. Лоток может быть
асфальтобетонным и цементобетон-
ным. Особенно эффективны лотки с
использованием полимерцементобе-
тонов. Лотки устраивают непосред-
ственно повех изоляционного пок-
рытия трубы.
9.6.	СООРУЖЕНИЕ ПОДПОРНЫХ СТЕН
Особенностью подпорных стен
является их значительная протяжен-
ность, что определяет технологичес-
кие схемы и организацию строитель-
ных работ при их сооружении.
Строящуюся подпорную стену
разбивают на отдельные участки,
организуя работу поточным спосо-
бом: после сооружения фундамента
на одном участке приступают к уста-
новке опалубки или сборных блоков
стены, а фундамент возводят на сле-
дующем и т.д. Это позволяет органи-
зовать работу широким фронтом и
завершить строительно-монтажные
работы в кратчайшие сроки. Состав
работ на каждом технологическом
участке выбирают таким образом,
Таблица 9.2
Выполняемые операции
Схемы операций
Используемые механизмы
Рытье котлована под фун-
дамент
Экскаватор
Подготовка, разравнива-
ние и уплотнение основания
Бульдозер
Каток для
грунта
уплотнения
Послойная засыпка с уп-
лотнением пазухи стенки
Бульдозер
Катки для уплотнения
грунта
чтобы продолжительность их выпол-
нения на всех участках была пример-
но одинаковой.
Если сооружаемая подпорная
стенка является стенкой набережной,
предварительно вдоль строящейся
стенки сооружается временный мон-
тажный мостик (эстакада), где уста-
навливается копер или монтажный
кран в зависимости от того, какие
строительно-монтажные работы вы-
полняются.
Технология выполнения отдель-
ных операций при строительстве под-
порных стен принципиально не от-
личается от соответствующих работ,
выполняемых при строительстве же-
лезобетонных мостов. Вдоль строя-
щейся стенки устраивают пути или
проезды для перемещения кранов,
копров, других строительных механи-
змов. Монолитные конструкции бето-
нируют в переставной щитовой опа-
лубке, допускающей многократное
использование. Для монтажа сбор-
ных конструкций и устройства свай-
ных фундаментов используются пе-
реставные направляющие каркасы и
305
Таблица 9.3
Выполняемые операции
Используемые механизмы
Сооружение монтажных
мостиков, забивка шпунта
и свай
Подсыпка грунта
Схемы операций
Копер
Молот для погружения
шпунта и свай
Автосамосвалы
Грейфер
Установка сборных и бето-
нирование монолитных эле-
ментов стены
Монтажный кран на пнев-
моколесном ходу
Окончательная засыпка
пазухи стенки
Автосамосвалы
Бульдозер
кондукторы. Отделочные и гидроизо-
ляционные работы ведут с использо-
ванием передвижных подмостей. Ха-
рактерные строительные работы и
операции, выполняемые при соору-
жении подпорных стен на естествен-
ном основании приведены в табл. 9.2,
а на свайном — в табл. 9.3.
Безотказность и долговечность
подпорных стен во многом опреде-
ляются надежной работой дренаж-
ной системы, предназначенной для
удаления воды из грунтовой засыпки
пазухи подпорной стенки. Поэтому
операции, связанные с устройством
дренажа, выполняются особенно
тщательно.
Контрольные вопросы
1.	Какое оборудование применяется для
погружения свай?
2.	В чем заключаются особенности со-
оружения фундаментов на опускных колод-
цах?
3.	Каковы основные технологические прие-
мы изготовления элементов металлических
мостов?
4.	Какое монтажное оборудование приме-
няется для монтажа металлических пролет-
ных строений?
5.	В чем заключаются особенности полу-
навесной, навесной и уравновешенной сбор-
ки металлических пролетных строений?
6.	Каков порядок монтажа сборных же-
лезобетонных труб?
7.	В чем особенность сооружения под-
порных стен?
Глава 10
РЕМОНТ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ
10.1.	РЕМОНТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЯ
Основным видом дефектов железо-
бетонных пролетных строений явля-
ются трещины в бетоне. Наличие
трещин недопустимого раскрытия мо-
жет привести к интенсивной кор-
розии арматуры и уменьшению несу-
щей способности конструкции. Осо-
бенно опасна коррозия предвари-
тельно напряженной проволочной
арматуры. Поэтому при содержании
железобетонных мостов особое вни-
мание уделяется поддержанию в
исправном состоянии гидроизоляции,
водоотвода и предупреждению воз-
никновения и развития трещин в пер-
вую очередь тех, которые могут
снизить несущую способность конст-
рукции. К таким трещинам прежде
всего относятся наклонные трещины
в стенках и продольные трещины
в зоне примыкания плиты проез-
жей части к стенкам балок.
При эксплуатации сборных кон-
струкций обращается внимание на
состояние стыков сборных элементов,
наличие в них трещин, сколов бетона
и иных дефектов.
Способ ремонта, технология работ
и применяемые материалы зависят
от характера дефектов, которые по
степени влияния на конструкцию
могут быть разбиты на три группы:
1) дефекты, не снижающие долго-
вечности и несущей способности кон-
струкции (поверхностные раковины,
трещины раскрытием до 0,2 мм,
сколы бетона без оголения арма-
туры и т. д.); 2) дефекты, снижаю-
щие долговечность конструкции (тре-
щины раскрытием более 0,2 мм, рако-
вины й сколы с обнажением арма-
туры); 3) дефекты, снижающие не-
сущую способность конструкции
(наклонные трещины в стенках ба-
лок, горизонтальные трещины в
сопряжении плиты и стенки и т. д.).
Наличие дефектов первой группы
не требует срочного проведения ре-
монтных работ. Эти дефекты могут
быть устранены в процессе теку-
щего содержания. Ремонтные рабо-
ты, связанные с устранением дефек-
тов второй группы, направлены на
обеспечение долговечности сооруже-
ния, и применяемые материалы
должны иметь хорошие защитные
свойства. Цель ремонта при де-
фектах третьей группы — восстанов-
ление несущей способности конструк-
ции.
Технология ремонтных работ и
применяемые материалы должны
удовлетворять требованиям проч-
ностной заделки.
Используемые при ремонте желе-
зобетонных мостов материалы в за-
висимости от вида ремонта должны
приобретать после схватывания с бе-
тоном свойства, близкие к цемент-
ному камню, либо обладать значи-
тельной деформативностью (эластич-
ные герметики).
Для обеспечения качественного ре-
монта необходимо строгое соблюде-
ние технологии ремонтных работ.
Поверхность бетона перед нанесе-
нием покрытия должна быть очище-
на до плотного бетона с обязатель-
ным удалением всех следов асфаль-
та, масла, цементного молока. Обна-
женная арматура очищается от кор-
розии до чистого металла. Трещины
в бетоне разделываются на клин
(рис. 10.1, а) или в виде прямо-
Рис. 10.1. Схемы разделки трещин:
/—арматурный стержень; 2—защитный слой бето-
на; 3—трещина
308
Рис. 10.2. Схемы заделки трещин инъектированием:
а—принципиальная схема; б—трубчатый инъектор; в—прижимной инъектор; /—трещина; 2—бетон
конструкции; 3—инъектор; 4—манометр; 5—сжатый воздух; 6—емкость с раствором или герметиком;
7—трубка инъектора; 8—нагнетаемый в трещину раствор или герметик; 9—обмазка эпоксидным клеем;
10—пористая резина; 11—металлическая планка
угольника (рис. 10.1,6). При значи-
тельной площади разрушенного бе-
тона с обнажением арматурных
стержней на этих участках устанав-
ливают арматурные сетки, прикреп-
ляя их к основной арматуре.
Наиболее эффективным способом
заделки трещин является инъектиро-
вание в трещины растворов (це-
ментных, цементно-полимерных) или
герметиков (рис. 10.2). С этой целью
используют ручные или пневмати-
ческие шприцы и инъекторы — труб-
чатые или прижимные.
Долговечность железобетонных
мостов во многом определяется сос-
тоянием гидроизоляции и работой
водоотводных устройств (водоотвод-
ных трубок).
При ремонте гидроизоляции уст-
раивают новый сплошной слой изо-
ляции из нескольких слоев битум-
ной мастики, армированных гидроиз-
олом, или из тонколистовых плас-
тиков. Во всех случаях гидроизо-
ляция должна быть водонепроницае-
мой, прочной, эластичной, морозо-
и теплостойкой, долговечной, стойкой
к агрессивности внешней среды. Для
повышения срока службы и предуп-
реждения механических поврежде-
ний гидроизоляции на нее сверху
укладывается защитный слой из
цементного раствора толщиной 40—
50 мм, армированный проволочной
сеткой. При ремонте гидроизоляции
балластных корыт допускается при-
менение в качестве защитного слоя
песка толщиной не менее 70 мм.
При ремонте гидроизоляции обяза-
тельно производится ремонт водоот-
водных трубок.
Работы по ремонту и замене гид-
роизоляции являются чрезвычайно
трудоемкими и сложными. Они могут
выполняться как без перерыва дви-
жения поездов, так и с закрытием
движения.
10.2.	РЕМОНТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
Наиболее характерными дефекта-
ми металлических пролетных строе-
ний являются коррозия металла,
расстройство заклепочных и болто-
вых соединений, усталостные и хруп-
кие разрушения, механические пов-
реждения.
Коррозия — наиболее распростра-
ненный вид повреждений, приводит к
уменьшению площади поперечного
сечения элементов и в конечном сче-
те к снижению грузоподъемности со-
оружения. Скорость развития кор-
розии зависит от химического соста-
ва металла, агрессивности внешней
среды и других факторов и может
достигать 0,1—0,2 мм в год.
Различают коррозию поверхност-
ную и местную (очаговую). Часто
коррозия образуется между листа-
ми или полками уголков, что при-
водит к распучиванию элементов
(рис. 10.3). Появление такого де-
фекта — следствие конструктивных
недостатков: большого шага связую-
щих заклепок, наличия щелей, пазух
и т. д.
В старых пролетных строениях
часто встречаются расстройства зак-
лепочных соединений. Возникновение
и развитие этого вида дефектов
309
Рис. 10.3. Общий вид металлического элемен-
та, распученного продуктами коррозии
связаны с износом заклепочных сое-
динений и зависят от напряженного
состояния и конструктивных особен-
ностей соединения, интенсивности и
характера временной нагрузки. Ча-
ще всего расстройства заклепок наб-
людаются в прикреплении к верх-
ним узлам ферм раскосов, работаю-
щих на знакопеременные усилия (вы-
делены жирными линиями на рис.
10.4); в прикреплениях и пересече-
ниях элементов продольных и попе-
речных связей между фермами; в
узлах прикрепления продольных ба-
лок к поперечным (особенно при от-
сутствии рыбок); в соединении угол-
ков верхних поясов продольных ба-
лок, поддерживающих мостовое по-
лотно; в опорных узлах пролетных
строений.
Усталостные разрушения в виде
трещин являются завершающей фа-
ЦЦ500
65860
Рис. 10.4. Схемы главных ферм металличес-
ких пролетных строений с выделением раско-
сов, в которых наиболее часты усталостные
повреждения
310
зой постепенного накопления пов-
реждений под действием многократ-
но повторяющейся нагрузки. Уста-
лостные повреждения в первую оче-
редь возникают в зонах максималь-
ной концентрации напряжений и
чаще всего отмечаются в стыках и
соединениях около заклепочных от-
верстий.
В сварных пролетных строениях
значительная концентрация напря-
жений возникает в местах резкого
изменения поперечного сечения и у
концов фланговых швов.
В проезжей части наблюдаются
трещины в верхних поясных уголках
продольных балок, не имеющих в
верхних поясах горизонтальных лис-
тов, под мостовыми брусьями.
Механические повреждения эле-
ментов пролетных строений возника-
ют, как правило, в процессе эксплуа-
тации от случайных ударов негаба-
ритных грузов, а также движуще-
гося под мостом и по мосту транспор-
та (водного, железнодорожного).
Повреждения могут возникнуть так-
же в процессе изготовления и мон-
тажа конструкции.
Характер механических поврежде-
ний может быть самый разнообраз-
ный: местные искривления (вмяти-
ны), общие искривления элементов
по всей длине или на отдельных
участках, разрывы и пробоины ме-
талла.
При содержании металлических
пролетных строений особое внимание
уделяется предупреждению и борь-
бе с коррозией. Основным методом
защиты конструкций металлических
мостов от коррозии является окрас-
ка. Предварительно поверхность ме-
талла очищается от следов коррозии,
старой краски, грязи, затем наносит-
ся слой грунтовки и несколько слоев
эмалевой или масляной краски. Хо-
рошими защитными свойствами об-
ладают специальные полимерные
лакокрасочные материалы.
Очистка металла производится ме-
таллическими щетками или механи-
зированным способом: дробе- и пес-
коструйными аппаратами, электро-
и пневмощетками и т. д.
Слабые и дефектные заклепки
заменяют высокопрочными болтами.
При этом образуются смешанные
соединения, когда в узлах одновре-
менно стоят и заклепки, и высоко-
прочные болты. Такие соединения по
прочности и выносливости не усту-
пают заклепочным, а при постанов-
ке высокопрочных болтов в наиболее
напряженных крайних рядах превос-
ходят их. При замене заклепок
одновременно допускается удалять
не более 10 % их количества в сое-
динении, причем для предотвраще-
ния расшатывания смежных закле-
пок и порчи металла, заклепки
рекомендуется удалять путем газо-
вой срезки или высверливанием голо-
вок. Замену заклепок проводят при
отсутствии временной нагрузки на
мосту.
Элементы, имеющие местные и об-
щие деформации, выправляют или
усиливают, что определяется ре-
зультатами обследований и расчетов.
Особенно опасны искривления сжа-
тых элементов. Временное усиление
таких элементов осуществляют с
помощью деревянных брусьев, прик-
репляемых к элементам на дефор-
мированном участке хомутами. Вып-
равляют деформированные элемен-
ты домкратами или специальными
приспособлениями. Если обеспечить
хорошее качество выправки не уда-
ется, поврежденные элементы заме-
няют или усиливают путем увеличе-
ния площади поперечного сечения
или уменьшения свободной длины.
10.3.	РЕМОНТ МОСТОВЫХ ОПОР
Своевременное выявление и устра-
нение дефектов опор — важное усло-
вие безотказной работы мостов. В
процессе эксплуатации в опорах
могут произойти повреждения клад-
ки с разрушением раствора в швах,
повреждения подферменных площа-
док и сливов, глубинное расстройст-
во кладки и т. д.
Наружные повреждения — выко-
лы, раковины, разрушение раствора
в швах устраняют оштукатуриванием
Рис. 10.5. Схемы усиления опор:
1—железобетонные пояса; 2—кладка опоры; 3—
железобетонная оболочка; 4—бетон заполнения
пространства между оболочкой и телом опоры;
5—каменная отсыпка
или расшивкой цементно-песчаным
раствором. Верхняя поверхность ою-
ловков должна иметь уклоны не
менее 0,1. В случае появления тре-
щин или скопления воды сливы
ремонтируют с нанесением на поверх-
ность смазки из цементно-песчаного
раствора состава 1:1 или 1:2.
При замене поврежденной обли-
цовки опор для улучшения связи
со старой кладкой в нее заделывают-
ся петли, к которым прикрепляют
устанавливаемые новые облицовоч-
ные камни.
Для ремонта трещиноватой и вы-
ветрившейся бетонной и каменной
кладки может использоваться наб-
рызгбетон на быстротвердеющем вы-
сокомарочном цементе. Слой наб-
рызгбетона целесообразно армиро-
вать проволочной сеткой, закрепляе-
мой на ремонтируемом участке
опор.
Если облицовка опор находится в
удовлетворительном состоянии, а
внутренняя кладка имеет серьезные
дефекты (трещины, пустоты), в клад-
ку под давлением 0,1 —1,0 МПа
(1 —10 кгс/см2) через пробуренные
шпуры нагнетается водоцементный
раствор. Скважины диаметром 36—
75 мм бурят перфоратором как с
подферменных площадок, так и с
боковых поверхностей опор. Трещи-
ны и пустые швы, из которых
возможен выход нагнетаемого раст-
вора, предварительно герметизиру-
ют. Заделка этих трещин и расшив-
ка швов производятся после оконча-
ния инъектирования раствора.
311
При незначительных поврежде-
ниях кладки в одном-двух местах
по высоте опору усиливают с по-
мощью железобетонных поясов 1
(рис. 10.5, а). Если же отмечаются
значительные повреждения кладки и
облицовки, устраивают объемлю-
щие железобетонные оболочки 3
(рис. 10.5, б), предварительно произ-
водя цементацию тела опоры, как
указано выше.
Ремонт кладки подводной части
опор и фундаментов производится
устройством бетонных и железобе-
тонных оболочек (рубашек) 3 (рис.
10.5,в).
10.4.	ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ
И РЕМОНТА ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ
И ПОДПОРНЫХ СТЕН
При содержании труб обращается
внимание на состояние кладки, от-
сутствие деформаций, в том числе
относительного смещения отдельных
звеньев труб, отсутствие выноса
грунта насыпи через швы и трещи-
ны, а также состояние входного
и особенно выходного, русл. Трубы
должны своевременно очищаться от
наносов.
Способы устранения дефектов при
содержании труб аналогичны спосо-
бам устранения подобных дефектов
при содержании мостов — бетонных,
железобетонных и металлических.
При возникновении в трубах значи-
тельных деформаций поперечного се-
чения и трещин до проведения
капитального ремонта производят
временное подкрепление труб поста-
новкой подпорок, рам, кружал и т. д.
Так как такие конструкции замет-
но стесняют отверстие, требуется
внимательно следить за пропуском
воды в паводковый период, не до-
пуская закупорки труб. Если возмож-
но уменьшить отверстие, внутри де-
фектной трубы можно установить
новые железобетонные звенья.
Основными дефектами металличес-
ких труб являются коррозия, трещи-
ны и разрывы металла в районе
болтовых соединений, повреждения
защитного покрытия и лотков. Выяв-
ленные дефекты должны своевремен-
но устраняться, а при массовых
разрывах металла трубы подлежат
переустройству.
В напорных трубах должна обес-
печиваться водонепроницаемость
стыков между звеньями и в случае
возникновения фильтрации воды че-
рез насыпь должны приниматься все
необходимые меры для устранения
этого вплоть до переустройства тру-
бы.
При содержании подпорных стен
обращается внимание на состояние
кладки стен и отсутствие деформа-
ций. Поврежденная расшивка швов
кладки восстанавливается с пред-
варительной расчисткой пустых
швов. Слабодержащиеся камни раск-
линивают и ставят вновь на цемент-
ный раствор либо удаляют, а обра-
зовавшиеся ниши заполняют бето-
ном. При выветривании кладки
поврежденную поверхность затирают
цементным раствором или покрыва-
ют набрызгбетоном, а при значи-
тельных разрушениях поверхности
набрызгбетон наносят по металли-
ческой сетке, прикрепляемой к ремон-
тируемому участку поверхности.
При возникновении в подпорных
стенах деформаций или трещин за
ними организуется наблюдение с
выяснением причин их образования.
Стабилизировавшиеся трещины тща-
тельно заделывают полимерцемент-
ным или цементно-песчаным раство-
ром.
Контрольные вопросы
1.	Как осуществляется ремонт искусствен-
ных сооружений?
2.	Каковы основные дефекты, характер-
ные для различных видов искусственных со-
оружений?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Власов С. Н., Торгалов В. В.
Виноградов Б. Н. Строительство метро-
политенов. М.: Транспорт, 1987. 278 с.
Воронин В. С. Набрызгбетонная
крепь. М.: Недра, 1980. 199 с.
Дорман И. Я. Специальные способы
работ при строительстве метрополитенов. М.:
Транспорт, 1981. 302 с.
Клорикьян В. X., Ходош В. А.
Горнопроходческие щиты и комплексы. М.:
Недра, 1977. 326 с.
Колоколов Н. М., Вейнблат
Б. М. Строительство мостов. М.: Транспорт,
1984. 504 с.
Компанией С. А., Поправке
А.К., Богородецкий А. А. Проек-
тирование тоннелей, М.: Транспорт, 1973.
320 с.
Маковский Л. В. Г ородские подзем-
ные транспортные сооружения. М.: Строй-
издат, 1985. 439 с.
Насонов И. Д., Федюкин В. А.,
Щуплик М. Н. Технология строитель-
ства подземных сооружений. Под ред. И. Д.
Насонова. М.: Недра, 1983. 311 с.
Песов А. И., Адрианов Ю. А.
Защита и укрепление откосов скальных вые-
мок. М.: Транспорт, 1970. 96 с.
Подземные гидротехнические сооруже-
ния/ В. М. Мостков, В. А. Орлов, П. Д. Сте-
панов и др.; Под ред. В. М. Мосткова.
М.: Высшая школа, 1986. 464 с.
Пустовойт В. М., Добшиц
М . Л . Прогрессивная технология транспорт-
ного строительства. М.: Транспорт, 1978,
240 с.
Савин К . Д ., Искусственные соору-
жения. М.: Транспорт, 1983. 254 с.
Смирнов В. И., Голицы не-
кий Д. М., Мельников Л. Л.
Строительство подземных сооружений с ис-
пользованием камуфлетных взрывов. М.:
Недра, 1981. 215 с.
Содержание и реконструкция мостов/
В. О. Осипов, Ю. Г. Козьмин, В. С. Анци-
перовский, А. А. Кирста; Под ред. В. О. Оси-
пова. М.: Транспорт, 1986. 326 с.
Содержание и реконструкция тоннелей/
Ю. А. Лиманов, В. А. Подчекаев, Н. М. Ко-
рольков, И. И. Меринов; Под ред. Ю. А. Ли-
манова. М.: Транспорт, 1976. 192 с.
Тоннели. Справочно-методическое посо-
бие в помощь строителям БАМа/ С. Н. Вла-
сов, В. Е. Меркин, В. П. Самойлов и др.;
Под ред. Д. И. Федорова. М.: Транспорт,
1979. 176 с.
Тоннели и метрополитены/ В. И. Вол-
ков, С. Н. Наумов, А. Н. Пирожкова,
В. Г. Храпов; Под ред. В. И. Волкова.
М.: Транспорт, 1975. 552 с.
Тоннельные машины и тоннельный тран-
спорт/ С. Н. Киселев, П. А. Часовитин,
Н. Е. Черкасов, С. Г. Вовиков, М.: Тран-
спорт, 1976. 288 с.
Эстеров Я. X., Бродов Е. Ю.,
Иванаев М. И. Буровзрывные работы на
транспортном строительстве. М.: Транспорт,
1983. 328 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Настоящий указатель включает основные понятия, содержащиеся во всем тексте книги,
кроме аннотации, списка литературы и оглавления. Материал указателя расположен в ал-
фавитном порядке по принципу «слово за словом». В тех случаях, когда на первое место
необходимо вывести наиболее значимое слово, применена инверсия. Так, например,
«Буровые коронки» следует искать на букву «К» («Коронки буровые»).
В указателе одним знаком тире заменено каждое слово заголовка при .повторении его
в подзаголовке (подрубрике) и каждое повторяющееся слово подзаголовка, включая
предлоги.
А
Аванбек 95
Автоподатчик колонкового перфоратора 14
Агрегат механизированный АМК-1 163
Анкеры клинощелевые 35
—	на пласторастворах (сталеполимерные) 37
—	набивные железобетонные 38
—	предварительно напряженные 39
—	распорные 36
Аппараты шлюзовые 130
Армирование шахтного ствола 215
Б
Базы производственные 235
Бантины 30
Башмак опускной крепи режущий 224
Битумизация грунтов 221
Блок замковый 163, 164
Бремсберг 8, 9
Бремсберг русский 9
Бур 15
Бурение вращательное 13
—	ударно-повторное 14
Буровые коронки см. Коронки буровые
В
Вагонетки 24
Венец опорный устья ствола 206, 207
Верхняк 8
Взрывные вещества 17
Вибропогружатели 287
Водоотвод поверхностный 271
Водоотлив бадьями при проходке стволов 248
—	насосами при проходке стволов 248
—	при проходке тоннельных выработок 249
Водопонижение забойное 129
—	из выработки 129
—	при проходке стволов шахт 222
—	с поверхности 126
Воронка депрессионная 126
Ворота контрольные габаритные 273
Воротник ствола см. Устье ствола
Восстановление тоннелей временное 279
---капитальное 282
Врезка 6
Временная крепь см. Крепь временная
Вруб клиновой 12
—	прямой 12, 13
314
Выработка вертикальная о
—	горизонтальная 5
—	направляющая 8
—	опережающая 7
Вышлюзование 131
Г
Гидроизоляция блочной железобетонной об-
делки НО
— чугунной обделки 109
— тоннелей безрулонная (мастиками) 90
— — внутренняя 89
— — наружная 89
— — рулонная оклеенная 89
— — цементными растворами (торкретиро-
вание) 89
Глинизация грунтов 135
Горный комплекс наклонного хода 242
— — стволов 238, 239
График организации строительства линейный
255—258
— — — сетевой 258
Д
Двор околоствольный двусторонний 207
---односторонний 207
Дизель-молоты 287
Домкрат гидравлический плоский 163,164
Дренаж глубинный 271
3
Забой 5
Завал тоннеля закрытый 277
—	— закрытый глухой 277
—	— закрытый переходного типа 277
—	— открытый 277
Закрепление грунтов искусственным замора-
живанием 215—217
— — химическое 219
Замораживание грунтов активное 125
—	— из забоя выработки 124
—	— контурное 122,123
—	— локальное 215—217
—	— пассивное 125
—	— по безрассольной схеме 121
—	— по рассольной схеме 120
—	— с образованием шатра 123
—	— сплошное 122
— — ступенчатое 215—217
— — с устройством льдогрунтовой плиты
124
Затяжка 28
Зонты водозащитные 271
Зумпф 231
N
Изыскания инженерно-геологические 254
Инъектор для заделки трещин прижимной
309
—	— — — трубчатый 309
—	для нагнетания раствора за монолитную
отделку 88
—	для химического закрепления грунтов 219
К.
Калотта 5
Камеры щитовые демонтажные 94
— — монтажные 93
Канатная откатка бесконечным канатом 27
—	— концевым способом 27
Капсюли-детонаторы 18
Каретки (буровые установки) 15
Кессон 130
Козырек проходческого щита 95
Колонка замораживающая зонального дей-
ствия 121
—	— обычная 121
Кольца обделки прорезные 64
Кольцо проходческого щита ножевое 95
Комбайны проходческие избирательного дей-
ствия 21
—	— роторного действия 20
Коммуникации строительных площадок 238
Конвейер ленточный 26
—	скребковый 26
Копер надшахтный 211
Коронки буровые долотчатые 15
		звездчатые 15
		крестовые 15
Коррозия местная 309
—	поверхностная 309
Котлованы с вертикальными стенками 142
—	с комбинированными стенками 142
—	с откосами 141
Коэффициент фильтрации 126
Крепление котлованов при сооружении стан-
ций открытым способом 191 —194
— — стержневым способом 194, 195
Крепь бетонная опережающая 59
—	временная 5
—	— анкерная 35—40, 143
—	— арочная 33, 44
—	— забивная 28, 29, 222—224
—	— калотты деревянная 30—32
—	— калотты инвентарная металлическая
32, 33
—	— котлованов 142—144
—	— набрызгбетонная 40—46
—	— полигональная (многоугольная) 33
—	— тоннельных выработок 30—46
—	— шахтных стволов 211, 212, 214
—	— штолен 27—30
—	опускная 224—227
—	передвижная 151 —153
—	постоянная см. Обделка
—	шандорная 95, 96
— шахтных стволов специальная 222—227
Л
Лежень 28
Лонгарины 30
Ляды 9
М
Марчеваны 28
Машины погрузочные непрерывного дейст-
вия 22
—	— периодического действия 22
Металлоизоляция теннельных обделок 90
Метод бригадного подряда 233
—	вертикально перемещающейся трубы
148-151
—	погружения свай с подмывом 288
Молоток бурильный пневматический колон-
ковый 14
—	— — ручной 14
—	— — телескопный 14
—	отбойный 11
Молоты паровоздушные 286^
Н
Нагнетание раствора за монолитную обдел-
ку контрольное 88
—	— — — первичное 87
—	— — — уплотнительное 89
—	— за сборную обделку контрольное 108
—	— — — первичное 107
Наголовники свай 287
Надвижка пролетных строений поперечная
302
—	— — продольная 300—302
О
Обделка тоннелей монолитно-прессованная
105, 106
—	— сборная из железобетонных блоков
100, 102—105
—	— сборная тюбинговая 100—102
—	шахтных стволов монолитная бетонная
213
Огнепроводные шнуры 18
Опалубки механизированные самоходные пор-
тального типа 76
—	— сборно-разборные 75
—	— шарнирно-складывающиеся 76
—	передвижные инвентарные 75
—	разборно-переставные 74
Освещение аварийное 252
Оттаивание грунта естественное 219
—	— искусственное 219
П
Перекладка деформированных водоотводных
лотков 265
—	обратных сводов тоннелей 264
—	стен тоннелей 263
— сводов тоннелей 263
315
Передвижка проходческого щита 99
Перфораторы см. Молотки бурильные пнев-
матические
Пилот-тоннель 168
Пневмопогрузчики грунта 211
Поверхность депрессионная 126
Погрузка грунта машинами непрерывного
действия 23
— — машинами периодического действия 22
— — ручная 23
Подмости буровые 15
Подъем шахтный бадьевой 239
— — двухклетевой 240
— — клете-бадьевой 242
— — скипо-клетевой 241
— — тоехклетевой 240
Полок подвесной 54
— предохранительный 8
— проходческий 211
Полукольцо обделки 183
Предпортальная выемка 6
Проветривание стволов по всасывающей
схеме 245
— — по комбинированной схеме 245
— — по нагнетательной схеме 245
— тоннельных выработок вытяжное 246
— — — приточно-вытяжное 246
— — — приточное 246
Проект организации строительства 253
— производства работ 254
Проходка калоттной прорези механизиро-
ванным агрегатом АМК-1, 163, 164
— стволов бурением 228—230
----в искусственно замороженных грунтах
217—219
— — кессоном с неподвижным потолком
228
— — опускным кессоном 227 •
— — погружным способом 229
— — секционным способом 230
Проходка стволов с применением деревян-
ной забивной крепи 222—224
— — — опускной крепи 224—226
— — — стальной забивной крепи 224
— тоннелей горным способом 46—48
— — кессонным способом 129—134
— — при искусственном замораживании
грунтов 125, 126
— — с креплением по методу Бернольда 68
— — способом опертого свода по двух-
штольневой схеме 51—53
— — — опертого свода по одноштольневой
схеме 53у 54
— — — опертого свода по схеме с опере-
жающей калоттой 54
— — — опорного ядра 48—50
— — — опорного ядра с податливой обдел-
кой 55
— — — полностью раскрытого профиля 50,
51
— — — продавливания 137, 140
— — — сплошного забоя 56—59, 67
— — — ступенчатого забоя 59, 60
— — — центральной штольни 62—64
— — уступным способом по схеме с верхним
уступом 66
— — уступным способом по схеме с нижним
уступом 61, 62
316
— —щитовым способом в мягких грунтах
---------в неустойчивых грунтах 94—97
— — — — в скальных грунтах 98, 99
— — — — в смешанных . грунтах 99, 100
— — эскалаторных 184, 185
Р
Разработка грунта буровзрывным способом
И
— — комбайнами 20, 21
---- ручным способом 11
Рамы буровые 15, 16
Расстрелы 142
Раствор тиксотропный 226, 227
Реконструкция тоннелей 262
Ремонт тоннелей капитальный 262
Ропшаны 28
Рубашка железобетонная 266
— тиксотропная 226
С
Сбойка наклонная см. Бремсберг
— уступчатая см. Бремсберг русский
Сборка металлических пролетных строений
навесная 299
— — — — на подмостях 297, 298
— — — — полунавесная 299
Светильники местные 250
— переносные 252
— — сетевого освещения 250—252
Свойства грунтов 10
Свод защитный опережающий см. Экран
защитный
Силикатизация грунтов 135, 219
Скважины самоизливающиеся 129
Смолизация грунтов 135, 219
Способы взрывания 18
Средства взрывания 18
Ствол шахты 5, 206
Стены подпорные 7, 304—307
Строительные площадки 235—237
Схема организации бетонных работ в тон-
неле параллельная 82
-----------последовательная 81
-----------совмещенная 82—85
— проходки стволов параллельная 209
— — — параллельно-щитовая 209
— — тоннелей горным способом параллель-
ная 47
— — — — — по замкнутому циклу 48
— — — — — последовательная 47
Т
Тампонажные растворы 134
Тампожирование грунтов из забоя выработ-
ки 136, 137
— — с поверхности земли 136
Тоннельные секции кругового сечения 153
— — многоугольного сечения 154
— — прямоугольного сечения 154
Торкретирование обделки 89, 266
Транспорт теннельный непрерывного действия
26
— — периодического действия 24
Трубы вентиляционные 247
Тюбинги 100
У
Укладчики тоннельные 101
Унтерцуги 30
Установка водоотливная вспомогательная
250
— — главная 249
— водопонижающая вакуумная 127, 128
— — вакуумная эжекторная 127, 128
---- забойная 127, 128
— — иглофильтровая легкая 127
----иглофильтровая эжекторная 127
----с вакуумными концентрическими скважи-
нами 127
— подъемная двухконцевая 211
----одноконцевая 211
Установки буровые см. Каретки
— вентиляционные 247
Устройства водоулавливающие 271
—	опрокидывающие для вагонеток 25
Устье ствола из монолитного бетона 206,
207
— — из тюбинговых колец 206, 207
— — с воротником 206, 207
Ф
Филаты 28
Фундаменты из сборных железобетонных
оболочек 288, 289
— монолитные 285, 286
— на буровых сваях и столбах 289
Фундаменты на опускных колодцах 289, 290
—	сборные 286
—	свайные 286—288
Фурнель 8
И
Цементация грунтов 134, 220, 221
Ч
Чеканка швов ПО
Ш
Шлюзование 131
Шлюзовые аппараты см. Аппараты шлю-
зовые
Шпур 11, 16
Шпур врубовой 12
—	контурный 12
— отбойный 12
Шнур детонирующий 18
—	огнепроводный 18
Шпунт 142, 222, 224, 284 .
Штендеры 30
Штольня 5
Штольни транспортные 10
Штросса 5
Ш
Щит проходческий 91
Щит проходческий механизированный 92
— — частично механизированный 92
Щитовой механизированный комплекс для
строительства тоннелей со сборной обдел-
кой 111 — 116
— — — — — с монолитно-прессованной бе-
тонной обделкой 116—118
Э
Экран защитный 58
Электродетонатор замедленного действия 18
—	короткозамедленного действия 18
—	мгновенного действия 18
Эскалаторный комплекс 181
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................. 3
Глава 1 . Технология строительства
тоннелей горным способом	...	5
1.1.	Элементы горной выработки	5
1.2.	Разработка грунта............... 10
1.3.	Погрузка и транспортировка грун-
та .................................. 22
1.4.	Временное крепление штолен . 27
1.5.	Временное крепление тоннельных
выработок в неустойчивых грун-
тах ................................. 30
1.6.	Временное крепление тоннельных
выработок в устойчивых грунтах 33
1.7.	Общие сведения об организации ра-
бот при проходке тоннелей горным
способом............................. 46
1.8.	Способы проходки тоннелей в неус-
тойчивых грунтах..................... 48
1.9.	Способы проходки тоннелей в устой-
чивых грунтах........................ 56
1.10.	Особенности сооружения тоннелей
горным способом с возведением
сборной обделки...................... 64
1.11.	Сооружение тоннелей большого
сечения.............................. 68
1.12.	Основы технологии работ по со-
оружению монолитной бетонной
обделки.............................. 70
1.13.	Бетонирование обделок в неустой-
чивых грунтах........................ 72
1.14.	Бетонирование обделок в устойчи-
вых грунтах.......................... 74
1.15.	Нагнетание раствора за монолит-
ную бетонную обделку ...	87
1.16.	Гидроизоляция монолитных бетон-
ных обделок.......................... 89
Глава 2. Технология строительства
тоннелей щитовым способом . .
2.1.	Общие сведения ....	91
2.2.	Подготовительные работы	92
2.3.	Проходка тоннелей обычными (час-
тично механизированными)	щитами 94
2.4.	Возведение тоннельной обделки	100
2.5.	Нагнетание раствора за сборную
тоннельную обделку ....	107
2.6.	Гидроизоляция сборных обделок	109
2.7.	Комплексная механизация работ
при щитовом способе проходки	111
318
Глава 3. Технология строительства
тоннелей специальными
способами ...	119
3.1.	Общие положения................ 119
3.2.	Способ искусственного заморажи-
вания грунтов....................... 120
3.3.	Способ искусственного водопониже-
ния .................................126
3.4.	Кессонный способ (сооружение
тоннелей под сжатым воздухом)	129
3.5.	Способ предварительного тампони-
рования грунтов . .	134
3.6.	Способ продавливания . . .	137
Глава 4. Технология строительства
тоннелей открытым спосо-
бом ....	141
4.1.	Общие сведения..................141
4.2.	Строительство тоннелей в открытом
котловане с временной крепью	141
4.3.	Способ «стена в грунте»	...	147
4.4.	Строительство тоннелей с помощью
передвижной крепи (щитов)	151
4.5.	Способ опускных тоннельных сек-
ций ................................ 153
4.6.	Способ тоннеля-кессона	156
Глава 5. Технология сооружения
станций метрополитена 158
5.1. Общие сведения..................158
5.2.	Сооружение станций закрытым
способом.............................159
5.2.1.	Особенности организации работ 159
5.2.2.	Сооружение односводчатых стан-
ций ..................................160
5.2.3.	Сооружение пилонных станций 166
5.2.4.	Сооружение колонных станций 173
5.3.	Сооружение эскалаторных тон-
нелей .............................. 181
5.4.	Сооружение станций открытым спо-
собом ...............................188
5.4.1.	Особенности организации работ 188
5.4.2.	Крепление котлованов и разработ-
ка грунта........................ 191
5.4.3.	Монтаж конструкций и их гидро-
изоляция	.195
Глава 6. Сооружение стволов шахт	206
6.1.	Общие сведения..................206
6.2.	Способы и технологические схемы
сооружения стволов шахт . . .	208
6.3.	Сооружение стволов шахт обыч-
ными способами.................... 209
6.4.	Особенности сооружения стволов
шахт специальными способами 215
6.5.	Сооружение стволов шахт с приме-
нением специальных видов крепи 222
6.6.	Сооружение стволов шахт под
сжатым воздухом................... 227
6.7.	Проходка стволов шахт бурением 228
6.8.	Основные требования техники
безопасности при проходке шахт-
ных стволов
Глава 7. Организация и планирова-
ние строительства тоннелей
и метрополитенов . . .	232
7.1.	Основы организации строитель-
ства тоннелей и метрополитенов 232
7.2.	Подготовительные работы при
строительстве тоннелей и метро-
политенов ...........................234
7.3.	Временные здания, сооружения и
коммуникации на строительных
площадках.......................... .235
7.4.	Вентиляция глухих выработок 244
7.5.	Водоотлив при проходке выработок 248
7.6.	Освещение выработок .... 250
7.7.	Основы проектирования тоннелей
и метрополитенов ................... 252
7.8.	Элементы планирования тоннель-
ных работ . .	255
Глава 8. Ремонт, реконструкция и
восстановление тоннелей 262
8.1. Цели и задачи капитального ремон-
та й реконструкции тоннелей	262
8.2.	Капитальный ремонт тоннелей	263
8.3.	Реконструкция тоннелей . . .	.265
8.4.	Осушение и гидроизоляция тон-
нелей в процессе их эксплуатации 269
8.5.	Особенности организации работ в
эксплуатируемых тоннелях. Охра-
на труда и техника безопасности 272
8.6. Реконструкция метрополитенов 274
8.7. Восстановление тоннелей . .	276
Глава 9. Строительство искусствен-
ных сооружений на тран-
спорте ..............................283
9.1.	Устройство фундаментов мостовых
опор................... 283
9.2.	Сооружение тела	опор моста	290
9.3.	Монтаж железобетонных пролетных
строений	291
9.4.	Монтаж металлических пролетных
строений............................296
9.5.	Строительство водопропускных
труб............................... 302
9.6.	Сооружение подпорных стен . . 304.
Глава 10. Ремонт искусственных
сооружений.......................... 308
10.1.	Ремонт железобетонных пролет-
ных строений....................... 308
10.2.	Ремонт металлических пролетных
строений........................... 309
10.3.	Ремонт мостовых опор . . . .311
10.4.	Особенности содержания и ремон-
та водопропускных труб и подпор-,
ных стен	312
Список литературы . .	313-
Предметный указатель ...	314
Учебник
Голицынский Дмитрий Михайлович, Фролов
Юрий Степанович, Кулагин Николай Ива-
нович и др.
СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ И МЕТРО-
ПОЛИТЕНОВ
Предметный указатель составил А. С. Яновский
Технический редактор Р. А. Иванова
Корректор-вычитчик Е. А. Котляр
Корректор И. А. Попова
ИБ № 3390
Сдано в набор 14.07.88. Подписано в печать
05.07.89. Т-01115. Формат 70Х lOO’/ie- Бум. офс.
№ 2. Гарнитура литературная. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 26,0. Усл. кр.-отт. 26,24. Уч.-изд. л.
28,47. Тираж 6100 экз. Заказ 1489. Цена 1 руб.
Изд. № 1—1—2/3 № 34М.
Ордена «Знак Почета* издательство
«ТРАНСПОРТ», 103064, Москва,
Басманный туп., 6а.
Московская типография № 4 Союзполиграфпро-
ма при Государственном комитете СССР по печати
129041, Москва, Б. Переяславская ул., 46.