Отказы при прокладке тоннелей – причины и способы устранения [PDF]

Прокладка тоннелей – один из самых сложных и дорогостоящих проектов в инженерном деле и строительстве. С ростом потребностей и акцентом на сокращение времени в пути между любыми двумя местами, риски и проблемы, связанные со строительством туннелей, многократно возросли.

Впервые концепция туннелей была реализована в 1843 году, когда был построен первый подводный туннель для соединения северного и южного берегов Темзы в Лондоне. После многих трудностей и ряда неудач, хотя туннель был успешно построен, он все еще считается финансовым провалом.

Для того чтобы справиться с этими неудачами, проекты строительства тоннелей требуют тщательного планирования и изысканий. Поэтому важно понимать типы провалов тоннелей, их причины и меры по устранению последствий для предотвращения провалов тоннелей.

Виды разрушения тоннелей, причины и меры по их устранению

1. Грунт Обвал грунта вблизи портала тоннеля

Причина обрушения грунта

Причиной обрушения грунта возле портала тоннеля является чрезмерное повышение давления поровой воды, которое может быть вызвано обильными осадками.

Корректирующие меры

Следует придерживаться зонтичной техники, которая удерживает материал, окружающий периферию тоннеля, и снижает риск внезапного обрушения.

Использование зонтичной техники для снижения риска внезапного обрушения.

2. Обертывание и скручивание системы поддержки тоннеля

Причины заворачивания и скручивания

Из-за постоянного поступления воды в нижнюю часть портала тоннеля несущая способность грунта вблизи портала снижается, что приводит к оседанию бетонной обделки в грунт и, следовательно, к заворачиванию и скручиванию опорной системы тоннеля.

Часть, которая подвергается максимальному уровню напряжения, является инверсионным уровнем туннеля; поэтому для защиты инверсии следует придерживаться систематического подхода при проектировании дренажной системы.

Скручивание и закручивание арматуры.

3. Неправильная техника взрывных работ

Причины Неправильное ведение взрывных работ

При строительстве тоннеля в горных районах трудно проводить проходку с использованием тоннелепроходческих машин (ТПМ) из-за фактора затрат, связанных с транспортировкой ТПМ и укреплением существующей транспортной системы. Поэтому применяется альтернативный подход, т.е. использование взрывных работ для метода проходки и перекрытия.

Если взрывные работы спроектированы неправильно, то это может привести к выдавливанию и разрыву горной массы, что в конечном итоге может привести к полному обрушению тоннеля.

Система взрывных работ должна быть спроектирована таким образом, чтобы она включала все функциональные параметры, такие как нагрузка, длина ствола, расстояние между стендами, контроль летучей породы и т.д.

Правильная последовательность и формирование взрывной скважины для проходки тоннеля.

4. Образование полости

Причины образования полостей

После завершения взрывных работ в окружающем массиве породы могут образоваться полости. Если оценка пустот в выравнивании тоннеля не будет проведена перед продвижением каждого пути, то это может привести к разрушению тоннеля вблизи портала продвижения, что, соответственно, может увеличить аварийность.

Перед каждым продвижением по участку тоннеля должны быть сделаны отверстия, и если обнаружена какая-либо полость, то ее следует заполнить бентонитовым раствором.

Продвижение дренажного отверстия для доступа к образованию полости.

5. Наличие зон разломов и трещин

Причины Зоны разломов и трещин

В результате взрывных работ разломы и трещины разрыхляются, и поэтому разрыхленная горная масса создает чрезмерную сдвигающую силу на периферии существующего тоннеля, что может привести к разрушению сдвига и образованию трещин в бетонной обделке.

Во время строительства тоннеля, если присутствуют какие-либо значительные разломы или трещины, то необходимо изменить трассу тоннеля вместо того, чтобы продолжать строительство по прежней трассе. Если выравнивание не может быть изменено по неизбежным причинам, то расстояние между разломами должно контролироваться с помощью соответствующего оборудования.

Если оно превышает допустимый предел, то следует немедленно приступить к химической стабилизации (цементации). Вблизи участков разломов или трещин прочность крепи тоннеля должна быть выше нормальной.

Зачеканка потенциальных трещин или разломов.

6. Пучение

Причины пучения

После начала эксплуатации тоннеля, если над венцом тоннеля наблюдается набухание глинистой почвы, она будет подвергаться гидротермическому давлению, что, в свою очередь, может привести к увеличению объема частиц почвы, и, следовательно, вызвать пучение у основания дорожной одежды.

Скальные болты или анкерные болты очень полезны в случае набухающих глинистых почв, так как они уменьшают пассивный поток материала на частицы почвы, и поэтому их следует размещать по периферии тоннеля, а также ниже основания поверхности дорожного покрытия.

Использование скальных болтов, анкерных болтов, рассыпающихся болтов и радиальных болтов по периферии тоннеля.

• Тоннель под Ла-Маншем: Строительство самого длинного в мире подводного тоннеля.
• Туннель Атал Рохтанг: Строительство самого длинного в мире автодорожного тоннеля на высоте 10 000 футов.
• Готардский базовый тоннель: Особенности строительства самого длинного в мире тоннеля.
• Тоннель Ченани-Нашри: Самый длинный в Индии двунаправленный автодорожный тоннель.
• Вентиляция в тоннелях – Типы вентиляционных систем при строительстве тоннелей.
• Новый австрийский метод прокладки тоннелей (NATM): Проектирование и эксплуатация.
• Какие установки необходимы в тоннеле?.