Способ сооружения наклонных тоннелей в слабых водонасыщенных грунтах

 

Использование: строительство, а именно способы сооружения наклонных тоннелей в слабых водонасыщенных грунтах. Сущность изобретения: слабый водонасыщенный грунт в пределах наклонного тоннеля заменяют на бетон с созданием по его наружному контуру сплошного целика необходимой толщины. Целик обеспечивает защиту от проникновения внутрь плывуна и грунтовых вод. Затем участок за пределами образованного целика заполняют менее плотным материалом. Менее плотным материалом заполняют и участок, в пределах которого осуществляют проходку тоннеля с монтажом, при необходимости, постоянной крепи. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к способу сооружения наклонных тоннелей в слабых, водонасыщенных грунтах, где невозможно водопонижение и их химическое закрепление, и может быть использовано при производстве работ по сооружению эскалаторных тоннелей, участков перегонных тоннелей выхода на поверхность и других подобных сооружений.

Известен ряд способов сооружения наклонных эскалаторных тоннелей, в том числе, проходка на полный профиль в замороженном грунте при обделке из чугунных тюбингов, пилот-системой с обделкой из чугунных тюбингов при искусственном закреплении грунта; методом опускания кессонов-тоннелей, включающих в свою конструкцию эскалаторные ходы; сооружением наклонного хода кессонированным пилот-щитом; методом сплошного металлического шпунтового ограждения, сооружением наклонного тоннеля многоштольневым способом при искусственном закреплении грунта. Проходка по пилот-системе предусматривает последовательную проходку в пределах эскалаторного тоннеля одного-двух пилот-тоннелей увеличивающихся диаметров с последующей доработкой поперечного сечения до полного профиля. Применение этого способа при последовательной проходке двух-трех тоннелей в одном сечении приводит к значительным осадкам дневной поверхности, при этом не все грунты по своему составу могут быть искусственно закреплены. Сооружение эскалаторных тоннелей вертикальными кессонами и кессонированным пилот-щитом требует организации специальных кессонных работ и работы людей под сжатым воздухом. Сооружение эскалаторных тоннелей методом сплошного металлического шпунтового ограждения требует наличия в основании водоупора и не исключает поступления в котлован воды с выносом грунта, что может привести к дополнительным осадкам дневной поверхности. Сооружение наклонного тоннеля многоштольневым способом может быть использовано только при возможности искусственного закрепления грунта, однако и в этом случае он дает значительные осадки дневной поверхности.

Наиболее близко по способу производства работ к предлагаемому решению подходит способ сооружения эскалаторного тоннеля на полный профиль в замороженном грунте при обделке из чугунных тюбингов. При закреплении грунта замораживанием для проходки эскалаторных тоннелей по их наружному контуру создается защитное кольцо замкнутого контура из мерзлого грунта необходимой толщины. Замкнутый ледяной цилиндр надежно защищает выработку от неустойчивых водонасыщенных грунтов на период производства работ и после его окончания в естественных условиях или искусственным путем размораживания.

Недостатком его является то, что окружающий эскалаторный тоннель замороженный грунт после оттаивания теряет свои прежние физико-механические свойства, способствует деформациям обделки эскалаторного тоннеля и значительным осадкам дневной поверхности. Старая, уникальная застройка города, его архитектурные памятники, попадающие в мульду оседания, получают значительные деформации и требуют реставрационных работ.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков, уменьшение деформации обделки наклонного тоннеля, осадки дневной поверхности, сохранение старой уникальной застройки города и его памятников, исключение работы под сжатым воздухом, улучшение условий труда и уменьшение стоимости строительства.

Поставленная цель достигается тем, что слабый, водонасыщенный грунт в пределах наклонного тоннеля с необходимым запасом, обеспечивающим его надежное сооружение, заменяется методом стена в грунте, например, бетоном или другим материалом с организацией целика, конструкция которого вокруг наклонного тоннеля выполнена из проектной марки бетона, а заполнения в пределах площади поперечного сечения наклонного тоннеля и участка необходимого для производства работ, например, бетоном низкого класса прочности или другим материалом по условиям производства работ. Для исключения деформации бетонного целика по его длине, при необходимости, например, методом стена в грунте с определенным шагом, опускаются поперечные ребра до коренных пород.

Недостатком предлагаемого способа сооружения наклонного тоннеля в слабых водонасыщенных грунтах, где невозможно водопонижение и химическое закрепление грунтов, является то, что он пока может быть применен только при расположении наклонного тоннеля вдоль магистрали или свободных территорий дворов, однако при необходимости сохранения старой уникальной застройки города, его архитектурных памятников и необходимости сооружения наклонного тоннеля может быть успешно использован для безосадочной проходки наклонного тоннеля.

На фиг. 1 изображена схема способа сооружения наклонного тоннеля в слабых водонасыщенных грунтах, продольный профиль; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение.

В пределах площади поперечного сечения 1, наклонного тоннеля 2, ограниченной наружным контуром 4 обделки 3, с необходимым запасом, обеспечивающим его надежное сооружение, грунт 5 в необходимых пределах заменяется, например, бетоном разной прочности, при этом по наружному контуру 4 обделки 3 наклонного тоннеля 2 он имеет проектную прочность, обеспечивающую надежную защиту от прорыва плывуна и грунтовых вод на период сооружения наклонного тоннеля 2, а в пределах площади поперечного сечения 1 и пространства 6, необходимого по условиям производства работ, например, бетоном низкого класса прочности или другим материалом по условиям производства работ. Для исключения деформации бетонного целика (1; 4; 6) по его длине, например, методом стена в грунте при необходимости опускаются поперечные ребра 7 до коренных пород 8. После замены грунта 5 разрабатывается, например, бетон в пределах площади поперечного сечения 1 и монтируется обделка 3 наклонного тоннеля 2.

Сооружение обделки наклонного тоннеля в пределах, например, бетонного целика, заменившего слабый водонасыщенный грунт, обеспечивает безосадочное сооружение наклонного тоннеля, сохраняет на поверхности здания старой застройки, архитектурные памятники, обеспечивает нормальные условия сооружения тоннеля и, тем самым, уменьшает стоимость строительства. (56) Патент СССР N 912053, кл. E 21 D 9/00, 1982.

Формула изобретения

1. СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ НАКЛОННЫХ ТОННЕЛЕЙ В СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТАХ, включающий предварительное укрепление грунта до начала сооружения тоннеля за пределами контура тоннеля с использованием бетона, разработку грунта и возведение постоянной обделки, отличающийся тем, что слабый водонасыщенный грунт в пределах наклонного тоннеля заменяют на бетон с созданием по его наружному контуру сплошного целика необходимой толщины, обеспечивающего защиту от проникновения внутрь плывуна и грунтовых вод, а участок за пределами образованного целика заполняют менее плотным материалом, при этом менее плотным материалом заполняют и участок, в пределах которого осуществляют проходку тоннеля с монтажом при необходимости постоянной обделки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вдоль трассы тоннеля устанавливают несущие элементы (поперечные ребра).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2