Методы прокладки тоннелей в мягком грунте обычно используются для прокладки городских коммуникаций (метро, канализации и других инженерных сетей). Конструкция тоннеля в мягком грунте обычно проектируется таким образом, чтобы выдерживать всю нагрузку грунта над ним, отчасти потому, что свод грунта в почве со временем разрушается, а также с учетом изменения нагрузки в результате будущего строительства зданий или тоннелей.
Туннели в мягком грунте обычно имеют круглую форму, чтобы унаследовать большую прочность и подстроиться под будущие изменения нагрузки.
Типы методов прокладки тоннелей в мягком грунте
Метод форполирования
Метод игольчатой балки
Армейский метод
Американский метод
Английский метод
Бельгийский метод
1. Метод форполирования
Это, пожалуй, единственная система, которую рекомендуют для беговых и подобных почв. Однако этот процесс медленный, занимает много времени и требует квалифицированных старателей. Тем не менее, тоннели небольших размеров, необходимые для прокладки канализации, газовых труб и т.д. на обычной глубине, могут быть построены с помощью этого метода.
Важно, чтобы последовательность операций строго соответствовала правильному порядку. Например, ниже приводится последовательность операций для прокладки тоннеля размером 5′ X 5′ в бегущем грунте:
Шахта заглубляется с поверхности до уровня земли и защищается деревянными листами.
В нескольких дюймах от шпунта устанавливается деревянный прогиб, закрепленный надлежащим образом.
Для облегчения последующего вырезания секций в шпунте через равные промежутки просверливаются небольшие отверстия на расстоянии 3 дюймов друг от друга над крышкой и еще один ряд отверстий под крышкой.
Кусок полотна над крышкой вырезается вдоль верхней линии отверстий.
Передние столбы или “сваи”, состоящие из досок 5,6″ X 6″ X 2″ с клиновыми концами, вводятся по одному и вбиваются через пропил в землю на половину своей длины с наклоном вверх на 2″ на фут.
Такой наклон необходим для предотвращения забивания свай. Несколько свай также закладываются по бокам, расширяясь с уклоном 1,5 дюйма на фут.
Крыша и часть боковых свай забиваются на половину их длины, поперек задних концов свай укладывается брус, и, заклинивая его, передние концы свай консольно поднимаются вверх.
Забойный лист теперь разрезается по нижней линии отверстий, при этом удаляется лист между двумя рядами отверстий, и рыхлый грунт пропускается в туннель, пока забой не примет естественный уклон.
В качестве временной опоры устанавливается “лошадиная голова” на расстоянии около 2 футов от шпунта, и сваи забиваются на всю длину.
Земля под передним концом вычерпывается на глубину 18 дюймов, а лицевая сторона поддерживается грудной доской, установленной под острием свай.
Следующий колпак, опирающийся на мост, устанавливается и временно поддерживается на одном столбе.
Тем временем боковые сваи также забиваются на всю длину.
Тяжелая горизонтальная балка 6″ X 8″ выдвигается вперед для поддержки переднего оголовка.
Это облегчает расчистку передней скамьи, установку нового прогиба для смелой крышки и освобождает временную опорную балку.
2. Метод игольчатой балки
Этот метод подходит для грунтов, где можно рассчитывать на то, что крыша простоит несколько минут без поддержки. Этот метод можно продвигать на 10-12 футов в день. Игольчатая балка состоит из прочной деревянной балки или составной балки с нахлестом и образует временную первичную опору во время земляных работ.
Метод игольчатой балки
Последовательность операций следующая:
Обезьяний штрек на короткое расстояние 3′ пробивается за пределами дневной работы, на рабочем забое.
Крыша штрека поддерживается лагами на деревянных сегментах, которые, в свою очередь, поддерживаются двумя траншейными домкратами, установленными в зацепах, вырезанных в боках штрека.
После завершения строительства этого штрека игольчатая балка длиной около 16 футов медленно опускается вперед в обезьяний штрек.
Передний конец игольчатой балки опирается на доски на полу штрека, а задний конец – на прочные стойки, опирающиеся на облицовку пола туннеля.
Траншейный домкрат устанавливается на осевую линию игольчатой балки для поддержки сегмента, передавая таким образом нагрузку от кровли на игольчатую балку.
Остальные домкраты убираются, штрек расширяется вбок и поддерживается, как и раньше, лагами, сегментами и домкратами, поддерживаемыми по бокам игольчатой балки.
При необходимости для поддержки крыши можно изначально использовать сжатый воздух под давлением 12 фунтов/кв.
3. Армейский метод или метод Кейса
Армия США разработала этот метод для строительства небольших туннелей на достаточно малой глубине. В основном он использовался для прокладки подземных канализаций.
Армейский метод или метод Кейса
Преимущество этого метода заключается в его простоте и экономичности, поскольку ведущее оборудование состоит всего из нескольких деревянных брусьев и 1-2 траншейных домкратов.
Процесс заключается в следующем:
Для продвижения работ снимается верхняя грудная доска и выкапывается грунт на короткое расстояние 8-10 дюймов вперед; грудная доска устанавливается на новое место и закрепляется скобами.
Следующая плита устанавливается и удерживается в нужном положении с помощью “костыля” или траншейного домкрата.
Нагрудные плиты удаляются по одной и устанавливаются в линию под верхней нагрудной плитой после удаления земли за каждой нагрудной плитой, таким образом, формируется новая передовая поверхность.
Подоконные доски продвигаются вперед после проверки уровня.
Боковые стойки теперь правильно закреплены между подоконной доской и верхней крышкой.
4. Американский метод
Этот метод подходит для крупных железнодорожных или автодорожных тоннелей. Процесс заключается в следующем:
Американский метод
Сначала пробивается верхний штрек, показанный пунктирной линией на рис. 8, который поддерживается лагами, сегментами и двумя стойками.
Боковые стороны штрека расширяются и опираются на бревна плечевых сегментов и раскосы от порога; таким образом, расширение ведется до пружины.
Стеновые плиты длиной 16 футов устанавливаются на пружине, поддерживая арочный набор, состоящий из сегментов, соединенных соответствующим образом с помощью штифтов на их концах.
Стеновые плиты затем прижимаются путем введения стоек или вертикальных стоек через определенные интервалы.
Таким образом, нагрузка на сегмент деревянной арки и крышу передается на стеновую плиту и стойки для поддержки, снимая нагрузку с деревянных опор в верхнем штреке, которые теперь удаляются.
5. Английский метод
Забивается центральный верхний штрек на 16 футов впереди существующей облицовки арки.
Она поддерживается венчающими брусьями, которые опираются на стойки спереди и перекрываются торцом завершенного арочного кольца сзади.
Затем производится расширение проходки, как в американском методе, и пороговая часть продлевается прямо через тоннель.
Удлиненный подоконник подкрепляется, и вводятся опоры, теперь вся арка держится на продольных венцовых брусьях.
Этот метод предполагает использование большого количества древесины, и самым существенным недостатком является частое перемещение тяжелых бревен взад и вперед.
Английский метод
6. Бельгийский метод
Это популярный метод, который подходит для всех классов умеренно твердых или твердых почв. Рис. 10 показана последовательность операций.
Верхний центральный прогон для всего подъема арки a b c d забивается и поддерживается венчающими брусьями, стойками и лагами, аналогично английскому методу. Стойки держатся на порогах.
Заглавие расширяется вбок и поддерживается дополнительными венцовыми брусьями и стойками, опирающимися на те же пороги.
Возводится облицовка арки, а между концами арки на шпренгеле закрепляется горизонтальная распорка.
Выкапывается траншея M N O P для очистки скамьи до уровня земли. В бортах траншеи через определенные промежутки вырезаются карманы для установки берегов, которые будут служить опорой для арки.
Затем расчищаются чередующиеся промежутки между берегами, и возводится опорная боковая кладка. Опоры удаляются, и пространство заполняется каменной кладкой. Затем возводится инверсия.
Бельгийский метод
Преимущество бельгийского метода заключается в меньшем весе деревянных секций, так как брус укладывается вплотную. Но недостаток связан с системой подпорки построенной арки, в основном, когда может произойти предотвратимая просадка грунта, вызывающая оседание и трещины в кладке арки.
Часто задаваемые вопросы
Какие существуют типы методов прокладки тоннелей в мягком грунте?
1. Метод форполинга
2. Метод игольчатой балки
3. Армейский метод
4. Американский метод
5. Английский метод
6. Бельгийский метод
Когда применяются туннели с мягким грунтом?
Методы прокладки тоннелей с мягким грунтом обычно применяются для прокладки городских коммуникаций, таких как метро, канализация и другие инженерные коммуникации.
Какие установки требуются в тоннеле?
Выравнивание тоннеля: Какова ее важность при строительстве тоннеля?
Тоннелепроходческая машина: Работа гиганта тоннелестроения