Выбор работ по армированию

При прокладке тоннелей мы применяем работы по укреплению тоннеля в дополнение к обычным опорам тоннеля или/ и для
1. Безопасность при плохой геологии / горных породах
2. Стабилизация забоя тоннеля,
3. В качестве мер против притока воды,
4. Охрана окружающей среды/ Поверхностные поселения... или/ и
5. Охрана сооружений в непосредственной близости.

Если вы спросите меня, существуют разрозненные и разнообразные методы армирования туннелей; а мы, проходчики, вообще избалованы выбором среди этих. Тем не менее, мы должны понимать, что выбор методов подкрепления требует целостного подхода, который уравновешивает потребность/цели с практическими соображениями, такими как их эффективность, экономическая эффективность и штраф за продолжительность работы; после понимания его взаимозависимости от

МЕТОДА ВЫЕМКИ ГРУНТА И СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ТОННЕЛЯ.

Работы по укреплению должны соответствовать методу земляных работ и опорным системам, соответствующим конкретным условиям участка. Методы проектирования и строительства туннелей иногда могут нуждаться в оптимизации в соответствии с полевыми условиями, дополняя тип применяемых работ по армированию.
*Классификация арматурных работ*
В этом посте я намерен только перечислить эти работы по армированию на основе их целей и эффективности в различных сценариях прокладки туннелей. Эти методы можно в целом разделить на опору крыши, опору фасада, опору стены, контроль грунтовых вод и улучшение грунта. Итак, вот оно (дайте мне знать, если я пропустил что-то / что-то )

1. Опора крыши:
- Форполирование и форсвай стальных труб
- Трубчатая кровля
- Струйная цементация и

Щелевой бетон
2. Поддержка лица:
- Торцевые болты и
- Болты с длинной лицевой стороной
- Контрфорсная стена
- Торкретирование лица

3. Опора для ножки стены:
- Опорные болты и опорные сваи
- Слоновья нога
- Временная инвертация

4. Контроль грунтовых вод:
- Методы дренажа. (Дренажное бурение, скважинные точки, глубокие скважины)
- Затирка швов и среза стен

*Осторожность*. Тесная взаимозависимость между работами по армированию и методом строительства тоннеля может потребовать модификации методов выемки грунта или опорных систем для лучшей интеграции выбранных методов. Для того, чтобы работы по армированию могли быть использованы эффективно и результативно, ВАЖНО, чтобы метод прокладки туннеля хорошо подходил для выбранных работ по армированию.

ЗАЩИТНЫЕ ЭКРАНЫ ИЗ ТРУБ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

В связи с быстрым ростом городов в последнее время все чаще возникает потребность в строительстве подземных транспортных сооружений (автодорожных тоннелей, пешеходных переходов), позволяющих разгрузить дорожное движение уличной сети и обезопасить пешеходов.

Строительство приходится вести в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений (а для таких городов, как Санкт-Петербург, еще и в сложных геологических условиях), что сопряжено с решением сложных задач по предотвращению деформаций поверхности, возможности вести строительные работы с минимальным влиянием на городскую инфраструктуру. Актуальным становится выбор способа строительства подобных объектов, который решал бы поставленные задачи и при этом не требовал больших экономических затрат.

Поэтому при строительстве тоннелей на застроенных городских территориях, а также при пересечении железнодорожных и автодорожных магистралей применяют защитные
экраны, устраиваемые по технологии опережающей крепи. Конструктивным назначением экрана является предупреждение и минимизация деформаций и просадок поверхности в период строительства тоннеля. Одно из преимуществ такой технологии – возможность вести работы по строительству тоннеля без перерыва авто- и железнодорожного движения. Существуют различные модификации этого способа, отличающиеся материалом, формой и размерами экрана, способами возведения, наличием или отсутствием замковых элементов и др. Наибольшее распространение получили экраны
из стальных труб, заполненных бетоном с арматурными каркасами.
Технология строительства выработок под защитой экрана из труб состоит из следующих основных этапов:

1. Сооружение вспомогательной выработки (котлована или шахты), в которой монтируется необходимое оборудование для создания экрана: буровые и домкратные
установки.
2. Устройство опережающей защитной крепи. Стальные трубы продавливают над перекрытием либо по всему периметру вдоль оси выработки. В устойчивых грунтах их
располагают с зазорами 15 - 20 см. При продавливании труб в неустойчивых грунтах используются трубы с замковыми устройствами, которые служат направляющими
для вновь продавливаемых труб, сокращается поступление воды сквозь экран. После завершения работ по продавливанию трубы заполняют бетоном.
3. Разработка, погрузка и удаление грунта под защитой экрана. Проходку ведут заходками с подкреплением экрана стальными арками.
4. Возведение постоянной крепи.

При сооружении тоннелей небольшой длины трубы экрана продавливаются на всю длину сооружения и располагаются параллельно направлению проходки. С обеих сторон экран чаще всего жестко заделан в при портальные стальные рамы либо в порталы. Технология проходки позволяет возводить выработки различных форм и сечений длиной до 80-100 м. Одним из примеров может служить автодорожный тоннель участка КАД в створе  Токсовской ул., участок от Приозерского шоссе до автомобильной дороги Россия.
Инженерный проект на строительство автодорожного тоннеля в створе Токсовской улицы в зоне пересечения железнодорожных путей и КАД вокруг Санкт-Петербурга разработан научно-исследовательским институтом ОАО «Ленметрогипротранс». Рабочий проект тоннеля разработан ООО «Фирма СПб». В тоннеле предусмотрена организация четырех полосного автомобильного движения (по две полосы в каждом направлении) с пешеходным переходом через железнодорожные пути. Этот тоннель расположен в
створе продлеваемой Токсовской улицы, пересекает пути Октябрьской железной дороги и проходит под эстакадой КАД. В состав тоннеля входят закрытый и рамповые участки. Длина рамповых участков ограничена существующими перекрестками, как со стороны города, так и со стороны области. Длина закрытой части – 184 м, из которых 50,2 м (непосредственно под нитками железнодорожных путей) сооружается закрытым способом. При этом величина деформаций железнодорожных путей не должна
превышать допустимых отклонений от норм их содержания , согласно «Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути»: величина степеней отступления по ширине колеи не должны превышать по уширению +6 мм и по сужению – 4 мм
(п. 2.2.2, табл. 2.3 [4]); величина отступления по уровню – 10 мм, перекосу – 12 мм, просадкам – 12 мм Инженерно-геологические условия строительства сложные. Тоннель
по всей длине залегает в неустойчивых водонасыщенных грунтах (супесях, песках, суглинках).Поэтому было принято решение о сооружении тоннеля под защитой опережающей крепи из труб ?1020 и 800мм. Преимуществами такой технологии является возможность вести работы по строительству без перерыва железнодорожного движения и минимальное влияние тоннеля на железнодорожное полотно. Экран из труб сооружался по всему периметру тоннеля методом микротоннелирования. В качестве
основного оборудования применены тоннелепроходческие механизированные комплексы марки AVN (AVN-800, AVN-1000), разработанные и изготовленные фирмой HERRENKNECHT AG(Германия). Стальные трубы задавливались вслед за проходкой щита заходками по 6м (по длине трубы). После сооружения экрана  для придания жесткости
конструкции были выполнены работы по устройству стальных портальных рам и бетонированию порталов. Для поддержания лба забоя в неустой чивых грунтах было выполнено инъецирование тела тоннеля цементным раствором по технологии «Jet Grouting». Разработка грунта подземной части велась по следующей технологии:
при помощи экскаватора разрабатывалась пилотная разведочная штольня;
далее производилась нарезка щелей с установкой временного крепления. Грунт разрабатывался заходками по 3м с установкой металлических рам крепления из двутавровых балок. Для снижения поступления воды в тоннель и нанесения гидроизоляции на экран из труб наваривались стальные накладки.

Другой пример применения технологии опережающей крепи – расширение подземных пешеходных переходов станции метро «Купчино» Санкт- Петербургского метрополи-
тена. Подземные пешеходные переходы у станции метро «Купчино» во Фрунзенском районе Санкт-Петербурга были построены в 1974г. Они служили для пропуска пассажиров
метрополитена и железнодорожного пункта «Купчино», а также для обеспечения связи между Московским и Фрунзенским районами, которые разделяют железнодорожные пути. Увеличение пассажиропотока вызвало необходимость расширения существующих подземных переходов. Проектируемые пешеходные тоннели проходят вдоль существующих под двумя железнодорожными нитками Пушкинского направления на рас-
стоянии 1,5м от подошвы рельсов, в связи с чем требуется применение щадящих способов строительства. Строительство предполагалось вести без перерыва железнодорожного движения и переноса путей. Инженерный проект строительства пешеходного тоннеля разработан институтом ГУП «Ленгипроинжпроект». Заказчиком вы-
ступил ГУП «Мостотрест», генеральным подрядчиком– ООО «ПИК».
Для устройства экрана использовалась бурошнековая установка фирмы DitchWitch JT 4020, установленная в рабочем котловане. Стальные трубы ?325мм защитного экрана продавливались в грунт вслед рабочему органу буровой установки при помощи домкратов на длину 19,7 м за ходками по 1 м. Между собой соседние трубы соединены замковыми устройствами для  повышения точности задавливания. Проходка тоннеля велась вручную уступным способом с
отставанием забоя на одну заходку отбойными молотками под защитой рам из сдвоенных двутавров №24, установленных с шагом 1,6 м. Крепление лба забоя осуществлялось телескопическими трубами с забиркой из досок. Ниже приведен пример расчета
тоннеля, проходящего под железнодорожным полотном, состоящем из пяти путей, на расстоянии 2-х метров от головки рельса. Для расчета используется геомеханический пакет «Plaxis 3D Tunnel», основанный на МКЭ.