> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Требует сложных креплений с мпогэкратной перестановкой крепей при переходе от разработки одного яруса к другому

Требует сложных креплений с мпогэкратной перестановкой крепей при переходе от разработки одного яруса к другому

Требует сложных креплений с мпогэкратной перестановкой крепей при переходе от разработки одного яруса к другому. Из Англии этот способ был перенесен в Америку и в некоторые другие страпы.

Бельгии:кий способ (j:uc. 7 и 11) характеризуется тем, что работы ведутся сначала в верхней части Т. и свод возводится раньше стенок. Разработка при этом начинается с пробивки по оси Т. в верхней его части небольшой продольпой галлереи—«штольни». Из этой штольни ведется дальнейшая разработка «ка-лотты», то есть верха X. по обе стороны штольни. Разработка эта ведется небольшими участками от 3 до 6 м., смотря по породе грунта и давлению. Как только разработка такого участка закопчена, немедленно приступают к кладке свода, который временно опирается своими пятами прямо па землю. Когда таким образом верхняя часть X. закончена на большом протяжении и свод всюду раскружалеп и окреп, то иод защитой этого готового свода и уже без всяких креплений приступают к разработке центрального нижнего земляного ядра — «штроссы». После штроссы приступают осторожно небольшими участками в разных местах, достаточно удалепных друг от друга, к выемке породы под пятами свода и подведению под пего стенок. Затем, воли требуется, устраивается внизу обратный свод. Бельгийский способ, возникший в начале XIX ст. при постройке Т. между Брюсселем и Шарльруа, получил повсеместное распространение, но особенно привился во франции и вообще в латинских странах. Так как при этом способе яначительиая часть работ ведется без креплений под защитой уже сложенного ранее свода, до он обходится сравнительно дешево.

Разработка по австрийскому способу {рис. 7), в противоположность бельгийскому, начинается <о. пробивки штольни в нижней части Т. но оси его. В этой штольне укладывается путь для вывозки разработанной породы и доставки материалов к месту работ, а также устанавливаются трубопроводы для сжатого воздуха, воды и разного рода кабели, необходимые длл производства работ. После нижней штольни проклазначепне. Прокладка нижней штольни раньше других работ хорошо осушает весь Т. и, кроме того, представл5тет большие удобства для укладки рельсового пути, трубопроводов и прочие без необходимости их перекладывать в процессе работ, как это имеет место при бельгийском способе. Большое преимущество австрийского способа заключается еще в системе креплений обеспечивающей сопротивление боковому да-влевию грунта. Но способ этот требует много креплений, разработка остается долгов время на крепях, что увеличивает шансы осадок и выветривания слабой породы, и, наконец;, он сравнительно дорог.

В скалистых грунтах без особого давления нашел широкое применение способ потолочного разреза {рис. 7), возникший и распространившийся в Швейцарии. Сущность его заключается в том, что сначала, как и при австрийском способе, пробивается нижняя штольня. Затем в потолке штольни делается на некоторую высоту вертикальный прорез, после чего потолок штольни покрывается сильным деревянным настилом, на который устанавливаются перфораторы для дальнейшей разработки скалы и временно сваливается разрабатываемая порода до нагрузки ее в вагонетки. Разрез продолжается до самого верха, после чего приступают к боковой разработке по обе стороны разреза, а затем и штольни. По окончании разработки па полный профиль приступают к каменной кладке. Главное достоинство этого способа заключается в удачном распределении фронта разработки для взрывных работ, благодаря чему расход на бурение и взрывчатые вещества значительно сокращается. В слабых грунтах и при наличии сильного давления, требующего больших креплений, этот способ теряет свое значение. По этому способу были проложены Т. Лечбергский и, недавно, базисный Гауэнштейнский.

Германский и итальянский способы применяются очень редко и в исключительных условиях, при наличии очень сильного давления.

Рисунок 8. Крепи в Т.

дывается над ней в верхпей части Т. другая штольня, из которой ведется небольшими участками от 3 до 6 м. разработка калотты вширь, но, в отличив от бельгийского способа, кзлотта не обделывается сразу каменным сводом, а разработка продолжается внизу до полного раскрытия профиля на разрабатываемом участке, после чего приступают к каменной кладке Т., начиная со стен и кончая сводом. Разработка Т. по австрийскому способу дает возможность, ©ели пробита далеко нижняя штольня (что при настоящих перфораторпых машинах не представляет затруднений), развить работы сразу в нескольких местах. Для этого из нижней штольни пробиваютоя вверх особые шахты, и из них ведется в обе стороны разработка верхней штольни, затем калотта и так далее Такое развитие фронта работ значительно сокращает выполнение работ, что для длинных Т., прокладка которых требует много времени, имеет большое

Так наз. американский способ, в сущности не столько способ разработки, сколько способ креплений, возможен только при очень небольшом и равномерном давлении. Применялся пока исключительно в Соединенных Штатах.

В редких случаях при прокладке Т. можпо вести работы без крепления породы деревянными (или иногда железными) креплениями. Даже при работе в скале, не оказывающей давления па Т., приходится подпирать отдельные участки из опасения выпада камней, отделившихся при взрывах. В породах же, оказывающих давлепие, особенно в мягких и сыпучих грунтах, нвобходим<все время сильно крепить потолок и бока туннельной разработки до возведения каменной обделхш. Система креплений меняется в зависимости от грунта и опоооба разработки. Понятие о туннельных креплениях дает рисунок 8. Самый потолок разработки крепится досками, которые в слабых грунтах забпватотся вперед таким образом, что потолок разработки все время остается прикрытым. Эти доски поэтому называются «марчеванками», от занесенного к нам итальянскими туннельщиками слов «marcia avanti»—«иди вперед».

4. Городские Т. прокладываются для железных дорог, вводимых в центральные части города» и, если проведение их на поверхности улиц было бы недопустимо,—для больших коллекторов канализации и других целей. Развитию городского туннелестроительства в последнее время особенно содействовало сооружение подземных метрополитенов в больших городах (смотрите XX, 189/40, прил. 57/65).

Городские Т. устраиваются либо с каменным сводчатым перекрытием (в качестве материалов применяется бутовая, тесовая, кирпичная и бет.ая кладка или железобетон), либо с плоским перекрытием (железным или железобет.м), либо, наконец, в виде круглых чугунных труб, называемых в Англии «тюбами». Ijo преимущественному распространению того или иного типа в главнейших городах Европы, среди русских техников принято называть эти типы соответственно парижским, берлинским и лондонским. Такое наименование, однаюо, совершенно условно и не вполне правильно, так как все три типа, и плоский, и сводчатый, и тюбы, применялись, например, и в Ныо-Иорке, и в Париже, и в Лондоне, и в Берлине, и в других городах.

Преимущественное распространение определенного типа подземного метрополитена в том или ином городе объясняется прежде всего топографическими, геологическими и гидрогеологическими особенностями города, расположением сети его подземных сооружений (канализации, водопровода, водостоков, разных кабелей и прочие) и состоянием промышленности и стране; не последнюю роль играют в данном случае и строительные навыки инженеров и рабочих каждой страны, но эти навыки опять-таки вырабатываются под влиянием совокупности всех указанных материальных обстоятельств.

В Лондоне на первых линиях подземного метрополитена Т. прокладывались на небольшой глубине и перекрывались обыкновенным каменным сводом, причем работы велись не туннельным способом, а в открытых котлованах сверху. При таком способе работ пришлось перекладывать всю сложную оеть подземных городских сооружений. Эта перекладка часто обходилась дороже сооружения самого метрополитена и вызывала в то же время ври производстве работ большие замешательства в уличном движении. Поэтому при дальнейшем развитии сети лондонского метрополитена английские инженеры решили зарыться поглубже в землю и для прокладки Т. остановились на так паз. способе щита, давшем перед тем хорошие результаты при многочисленных переходах Т. под дном Темзы и описанном ниже при изложении способов прокладки подводных Т., причем самые кольца Т. собирались из отдельных круговых чугунных дуг, сболчиваемых друг с другом болтами (рисунок 9). Такие Т. в Лондоне были названы «тюбами» (трубами), и это слово завоевало теперь право гражданства на всех языках. Опыт показал, что для работы щитом особенно пригодным является плотный глинистыйгрунт, не содержащий валунов, и в Лондоне как раз на глубине 23—50 м. оказался мощный пласт такой глины, чем и воспользовались английские инжеперы для прокладки своих тюбов. Тюбы требуют для своей обделки значительного количества высокосортного чугуна, что для Англин с ее богатой металлургической промышленностью не представляет затру дне. ний, и чугунные кольца для обделки там обходились сравнительно недорого. В общем один погонный метр тюба под один путь без верхнего строения обходился в среднем на наши деньги 650 руб. (довоенпых). Таким образом, преимущественное распространение тюбов при сооружении лондонского метрополитена пахо-дит себе объяснение в наличии трех материальных факторов: 1) черезвычайной запутанности сети подземных сооружений в Лондоне, что служило большим препятствием для неглубокого заложения Т. метрополитена, 2) нахождения па известной глубипе плотной пластичной глины, особо благоприятной для работы щитом, 3) сильной металлургической промышленности Англии, обеспечивающей недорогую заготовку чугунных колец для тюбов. К этому нужно прибавить весь предыдущий опыт м навыки английских инженеров при прокладке многих таких тюбов под Темзой.

Совершенно иначе обстояло дело при сооружении подземного метрополитена в Берлине. Прежде всего там не знали тех затруднений, какие выпали на долю Лондона при встрече о сетью подземных сооружений. В Берлине все подземные трубы и кабели были расположены в образцовом порядке под троттуарами. Улица от них была свободна, и потому при прокладке метрополи1ена ее можно было вскрывать, не трогая существующих сооружений и не вызывая в них существенных переделок. Только при пересечении поперечных улиц приходилось неизбежно встречаться со всеми подземными трубами и кабелями встречной улицы, по при таких условиях уже не представляло больших затруднений пропускать эти трубы и кабели над или под метрополитеном. С другой стороны, природные уоловия в Берлине были таковы, что Т. должен был быть приподнят как можно выше к поверхности мостовой. Берлин, как инвестпо, расположен на низменной долине реки Шире, грунт там состоит из песчаных наносов, сильно водопос-ных, и грунтовые воды находятся близко от поверхности земли. При таких условиях в полно естественно было стремление строителей берлинского метрополитена как можно менее заглубляться со своими Т., тем более, что расположение сети подземных сооружений этому не препятствовало, а так как при плоском перекрытии можно ближе прижаться к поверхности мостовой, чем при сводчатом, то предпочтение, данное в Берлине плоскому перекрытью (рисунок Ю), становится объяснимым. Плоско»

перекрытие требует много железа и потому обходится дороже сводчатого, но для Германии с ее богатой металлургической промышленностью расход на железо не мог являться препятствием. Кроме того, концерны, отроившие метрополитениые линии в Берлине, былиработы земляные и бетонпые ведутся под защитой продольных вертикальных стенок, ограждающих котлованы. Для борьбы с водой был принят способ, черезвычайно характерный для этих работ в Берлине. Ол заключается в том, что несмотря на значительную водоносность

Рисунок 10. Т. берлинского метрополитена.

Тесно связаны с металлургическими фирмами и так или иначе заинтересованы в поставке железа. Работы но прокладке Т. о плоским перекрытием ведутся сверху в открытых котлованах {рис. 11). Способ производства работ ш устройству Т. этого тина сравнительно прост,

грунта в Берлине, работы по прокладке Т. там велись пасухо. Достигалось это так называемым искусственным понижением горизонта грунтовых вод. Для этого вдоль линии будущего метрополитена забивался целый ряд металлических обсадных труб иа расстоянии око-

ло 7 м. друг от друга и на глубину несколько ниже днища Т. Чорез эти трубы высасывалась вода, вследствие чего горизонт воды в грунте понижался ниже уровня, где производились работы, и их вели как в сухом грунте. При глубине заложения дна Т. более 7 м., когда откачка воды обычными насосами становится затруднительной, методы понижения горизонта воды несколько изменились, по осушение грунта, тем не менее, вполне достигало совершенства.

В Париже строительство метрополитена приняло другие формы, чем в Лондоне и Берлине, и для этого были свои основания также материального свойства. Прежде всего, в Париже не было того хаоса в расположении разпых подземных сетей, который так осложнил работы при сооружения первых линий метрополитена в Лондоне. В Париже принята система обще-сплавной канализации, то есть в канализационные трубы попадают и домовые и ливневые воды, и этим трубам всюду даны знача“

Тельные размеры, дающие возможность для прохода по ним людей. Трубы эти, обычно овального сечения, расположены по одной о каждой стороны улицы под мостовой, рядом с троту арами, и и них обычно расположены все водопроводные, газовые, воздухопроводные и прочие трубы, а также всякого рода кабели, что благодаря большим размерам канализационных труб вполне возможно. Таким образом, середина улицы в Париже, как и в Берлине, обычно свободпа от подземных сооружений. Но для прокладки Т. метрополитена непосредственно под мостовой мешали бы трубопроводы канализации в встречных поперечных улицах. Трубопроводы эти, в отличив от берлинских, настолько велики сами по себе, что переустройство их (дюкера и прочие) для пропуска метрополитена вызвало бы большие затруднения и, главное, осложнило бы всю хорошо налаженную систему городского хозяйства. Поэтому парижские инженеры, как общее правило, проводят линии своего метрополитена, не углубляясь далеко, все же несколько ниже сети канализации. Грунт в Париже, за исключением высот Монмартра, Бельвиля и прочие, в верхних своих слоях состоит из аллювиальных отложений Сены (и впадающих в нее речек)

центробежный

преимущественно мелко песчаных, плпстьтх и пропитанных водой. В пески иногда вклинивается глина, по небольшими слоями. Аллювии эти покрыты слоем насыпного грунта, достигшего местами—за более чем двухтысячное существование Парижа—значительной толщи (до 0 м. у площади Бастилии). Метрополитен прокладывался главным образом в верхних слоях аллювия или в насыпном грунте. Проход щитом в таких грунтах, хотя и возможен, но представляет известные затрудпепия, так что в Париже после многих опытов отказались вообще от способа щйтовон разработки для метрополитена, оставив этот способ только для прохождения под реками или для большой глубины. Устройство плоских перекрытий на -сравнительно уже большой, по сравнению в Берлином, глубине было бы неэкономично и нерационально. Таким образом, парижские инженеры при сооружении своего метрополитена остановились на сводчатом типе Т., разрабатываемом обычным туннельным способом, преимущественно бельгийским, на деревянных крепях (рисунок 12).

° Подводные Тесли не считать глубокой Древности (Т. под Евфратом для царя Навуходоносора) стали прокладываться только о начала XIX в Тогда все усложняющиеся потребности человечества поставили перед техникой задачу прокладки Т. под реками и даже под морем.

Подводные Т. прокладываются ипогда туннельным обычным способом, что допустимо и возможно только в плотпых, водонепроницаемых грунтах и па достаточной глубине под дном. По этому способу был проложен в Англии (1878— 1879) под морским заливом при впадении р. Северн Т. общей длиной в 7 км. на глубине свыше Ю м. под дном. Работы эти велись в твердой скале, по несколько раз остапавливались из-за сильных притоков воды через трещины в скале, и Т. совершенно заливался водой. Только установка черезвычайно мощных насосов, откачивающих свыше 2.000 куб. м. воды в час из каждой шахты на берегу, позволила довести работы до конца.

Для уменьшения фильтрации воды при прокладке подводных Т. ипогда прибегают к замораживанию грунта или цементации его. Очень часто для этого же работы ведутся в сжатом воздухе. Тогда в законченной уже части Т. возводится толстая непроницаемая степа, в которой замуровываются шлюзовые камеры для прохода рабочих из части Т. с нормальным давлением в переднюю часть с сжатым воздухом.

В слабых груптах и при небольшой глубине воды подводные Т. с успехом прокладываются в открытых котлованах за перемычками (рисунок 13). Перемычки устраиваются из двух рядов шпунтовых свай, причем в промежуток между обычными рядами (2 м. и более) набивается глина. Из образованного таким образом замкнутого со всех сторон котлована откачиваетои вода, затем в нем производится выемка дна Т., и устраивается самый Т.

Развитие техники в XIX ст. дало возможность применить для прокладки подвод ных Т. более усовершенстванные способы, как щитов-:й способ, кессонный способ и, наконец, способ погружения готовых секций Т.

Щитоеой способ впервые был применен в Англии францзгзскнм эмигрантом, ипжепером Брюнелем, при прокладке Т. под Темзой для обыкновенной дороги (1825-1842). Для этих работ Брюнель предложил особый прибор, названный им «щитом». Щит Брюнеля заднею своей частью, «хвостом», обнимал по внешнему контуру уже законченную часть Т. и продвигался вперед в грунт виптовыми домкратами, расположенными в самом щите и упиравшимися в законченную кладку Т. После продвижения щита на полный ход домкратов в задпей части щита под его защитой возводилось повое кольцо каменной (у Брюнеля—кирпичной) кладки. Разработка грунта велась впереди щита под защитой его передней части. Грунт под дном реки был слабый, водо-носпый, конструкция щита представляла ряд недостатков, применение сжатого воздуха для таких работ еще не было известно, и работы несколько раз останавливались из-за катастроф, сопровождавшихся иногда человеческими жертвами.

После многих попыток прохода щитом под рекой, инженер Грэтхэд разработал в 80-ых годах прошлого столетия тип щита, применяемый с успехом и до этих пор при диаметрах Т. не свыше 4 м. Т. при способе Грэтхэда предста-

24t-X

вляет в сечении окружность и состоит из чугунных колец, собранных из отдельных звеньев, сболченных друг с другом. Щит представляет собою цилиндр из котельного железа (рас. 14), который сзади по всему своему периметру опирается на последнее собранное кольцо Т. Спереди щит усилен по всей окружности стальными отливками — «ножем» с острием, обращенным вперед в сторону грунта. Этим ножем щит при продвижении врезывается в грунт. Для жесткости щит усилен вертикальной поперечной диафрагмой также из котельного железа. Но середине диафрагмы устроено прямоугольпое отверстие для прохода рабочих

и перекидки групта. По всей окружности щита расположен ряд гидравлических прессов, поршни которых, упираясь в последнее собранное кольцо Т., продвигают щит вперед, после чего в задпей части щита, под защитой его, собирается новое кольцо Т., тогда как впереди щита рабочие вынимают грунт и перекидывают его назад в вагонетки или на транспортер. Работы ведутся в сжатом воздухе, для чего в закопченной части устанавливаются шлюзовые камеры, как было описано выше.

Щитовой способ прокладки Т. получил большое распроотранение в Европе и Америке. Щит применяется для Т. до 10 м. диаметром. При таких размерах щиты для жесткости укрепляются горизонтальными и вертикальными металлическими переборками. Разработка грунта ведется в разных ярусах. Шлюзовые камеры иногда устанавливаются в самом щите. Конструкции щитов и техника безопасности при щитовом методе значительно усовершенствовались, и теперь проход щитом под дном реки уже не сопровождается катастрофами с человеческими жертвами, как первое время.

Из больших Т., проложенных при помощи щита, следует отметить: Т. под р. Сент-Клер в Канаде (1890—1892), диаметром около 6|а м. и длиной около 1,8 км.,—в щите этого Т. имеются большие достижения, использованные при последующих работах; Блэкуэльский Т. в Англии иод Темзой для обыкновенной дороги (1892— 1897), диаметром около 8 м. и длиной около 1,8 км.,—в щите этого Т. техника безопасности доведена до большой степени совершенства; Т. под Сеной в Париже для метрополитена, диаметром около 8 м., из “которых последний вполне удачно закончен в 1929 г.; двойной Т. для обыкновенной дороги под Эльбой в Гамбурге (1907—1911), замечательный своей обделкой из железных колец вместо общепринятого чугуна. Накопец, много Т. при помощи щита было проложено в последнее время в Соединенных Штатах, преимущественно в Ныо-Иорке, для железнодорожных и метрополитеп-ных линий, а также для автомобильных дорог. В 1927 г. были проложены там под р. Гудзон для автомобильной дороги два Т.—близнецы, диаметром каждый около 9 м. и длиной 2,5 км. Так как по этим Т. должно пробегать огромное число автомобилей с большим выделением отработанных газов, то вентилированию Т. было отведено особое внимание. Т. двумя горизонтальными переборками делится на три части. Средняя служит для езды, через нижнюю подается свежий воздух, а через верхнюю вытягивается испорченный. Подача и вытягивание воздуха производится на гигантских воздуходувных стапциях,установленных ца берегу реки.

Кессонный способ применялся в Соединенных Штатах и во франции. Этот способ заимствован из практики сооружения мостовых опор, и сущность его сводится к тому, что к месту прокладки будущего Т. подводится на плаву кессон, представляющий собою определенную секцию Т. и имеющий в отличие от мостового кессона в плане очень удлиненную форму (смотрите кессоны). Этот кеосоп состоит из обычной рабочей камеры и надстроенного над ней металлического остова дл51 будущего Т., закрытого о торцов (рисунок 15). Кеосоп точно устанавливав гея пад местом будущего Т., после чего приступает-C5I к бетонированию остова Т. Под действием тяжести возводимой кладки кессон постепенно садится на дно. Для придания ему еще большего веса камера Т. по окончании бетонирования заполняется водой. Ножи рабочей камеры врезываются в грунт, в вее впускается сжатый воздух. Рабочие спускаются в рабочую камеру, разрабатывают там грунт, который через шахты доставляется наверх и выгру жается в шаланды, и кессон постепенно опускается на требуемую глубину. Некоторые затруднения при этом способе представляют сое

динения опущенпых соседних секций между собой, но техника в общем удачно разрешает этот вопрос. Кессонный способ дает большие гарантии безопасности, чем щитовой. Большим его преимуществом является то, что он исключает необходимость в оставлении большой земля ной подушки между верхом Т. и дном реки, как это требуется при щитовом способе, а потому дает возможность поднять Т. значительно выше, чем при работе щитом, чго значительно улучшает общий продольный профиль линии.

Способ опускания готовых секций напоминает кессонный. По идее он очень прост. Где-то в стороне на стапеле или в сухом доке изготовляются отдельные секции Т., преимущественно из железобетона, длиной до 70 м. Секция, заделанная с обоих концов водонепроницаемыми днищами, спускается на воду и на плаву буксируется к месту работ, где к этому времени землечерпанием подготовляется на дне реки соответствующая выемка. Секция устанавливается над выемкой, постепенно заполняется водой и под действием ее тяжести погружается на дно, после чего засыпается землей и из пее откачивается вода. Для стыков между двумя опущенными секциями применяются особые приемы. Как пн проста сама по себе идея погружения готовых секции, выполнение ее для больших Т. стало возможным только при по-

------5,725--------

Рисунок 16. Оклендский Т.

следпих достижениях техники. В Соединенных Штатах проложеп ряд Т. по этому способу. Из них особенно интересен законченный в 1928 г. Оклендский Т. для автомобильной дороги под Аламедой при самом впадении ее в Тихий океан, в Калифорнии, между городами Оклендом и Аламедой. Подводная часть этого Т. состоит из 12 секций по 62 шт. каждая, о наружным диаметром И м., при толщине железобет.х стенок и 0,75 м. (рисунок 16).

Литература: G. Lucas, «Dor Tunnel»,

Berl., 1920—24; C. Andrcас, «Der Ban 1 anger lief-liegender Gebirgstunneb, B., 1926; Randzio, cStol-lenbau», B. 1927; D. W. Brunton and J. A. Davis, «Modern Tunneling», N.-Y., 1922; В. H. M. Hc-wett and .S’. Johannesson, «Shield and Compressed Air Tunneling», N.-Y., 1922; L. Biette, «Les che-mins de fer urbains parisiens», P., 1928; G. Bia-dego, «Igrandi trafori alpini», Milano, 1906; А. Пас-сек, «Способы разработки T.», И., 1923; М. Еедо-кимов-Рокотовский, «Давление горных пород и расчет туннельных обделок», Томск, 1927; его же, «Основы геологии при проведении Т.», Т., 1928; М. Протодиаконов, «Давление горных пород»»

м-> шо- С. Розанов.