Подавляющее распространение микротоннелирования в подземном строительстве ставит перед городским хозяйством важный вопрос о надежности и долговечности коммунальных тоннелей, сооружаемых этим способом. Отсутствие (в связи с коротким сроком эксплуатации) статистических данных о количестве и характере отказов сооружений, пройденных с применением микротоннелирования, не позволяет ре-
шать проблему традиционными методами теории надежности.
Учитывая, что более 96% протяженности коммуникационных тоннелей составляют стальная и железобетонная обделка, наиболее важными факторами, определяющими долговечность этих конструкций, является их коррозионная стойкость.
Расчеты скорости корродирования стальных труб, карбонатизации бетона и механического истирания лотковой части обделки показали, что срок службы конструкции составляет более 80 лет.
Геотехнические проблемы возникают и в период ведения работ по бестраншейной проходке железобетонных канализационных коллекторов с помощью микрощита при наружном диаметре тоннеля 1,5 м. Как показывают результаты математического моделирования, а также зарубежный и отечественный опыт строительства коллектора, при проходке щита на глубине 6…7 м
вначале деформируется поверхность перед ним - в виде подъема грунта до 2…6
мм, а затем происходит осадка грунта на величину до 5…6 мм (рисунок)
Бестраншейная технология строительства подземных выработок (подземных инженерных коммуникаций) с применением микротоннелепроходческих комплексов (МТПК) может осуществляться в породах различной крепости, в том числе при смешанном забое и появлении в грунтовом массиве по трассе, проходки крупнообломочных включений, а также валунов, гальки и щебня. Эта технология является наиболее эффективной в песчаных, в том числе водонасыщенных, фунтах (глинах, суглинках и супесях).
Такая технология наиболее эффективна при строительстве подземных коммуникаций в условиях плотной городской застройки, автомобильных и железных дорог, существующих коммуникаций, подводных преград и других подземных и наземных препятствий. Целесообразность бестраншейной технологии производства работ связывают обычно только с необходимостью сохранения поверхностного ландшафта и совсем не учитывают, что эта технология позволяет «разгрузить» подземное пространство вблизи дневной поверхности, а также не учитывают зачастую фактор удорожания производства земляных работ в зимний период времени.
Постоянно растущие объемы подземного строительства (подземных коммуникаций) вынуждают специалистов искать и применять более современные технологии и, в частности, использовать для этих целей микротоннелепроходческие комплексы, установки направленного горизонтального бурения и установки управляемого прокола. Эти технологии позволяют значительно повысить темпы и качество строительства подземных сооружений, но, как показывает практика, строительные организации порой не в силах обоснованно выбрать оборудование и технологию с учетом конкретных условий строительства и обеспечить эффективное безаварийное производство таких работ.
Основными факторами, влияющими на выбор типа МТПК и технологии строительства подземной выработки, являются: диаметр и длина выработки (трубопровода); физико-механические и гидро-геологические свойства вмещающих пород (грунтов); назначение и техническое состояние подземных зданий и сооружений, находящихся по трассе строительства, время года и климатические условия; экономическая целесообразность использования принятого МТПК (при наличии нескольких вариантов); требования эксплуатации подземного сооружения.
Очередность и технология производства работ по строительству подземной выработки (выработок) должны быть взаимно увязаны с работами по строительству инженерных коммуникаций в целом как вновь прокладываемых, так и существующих, со строительством подземных дорог и другими работами.
Работы по строительству подземных выработок (прокладке подземных инженерных коммуникаций), а также устройство монтажных (стартовых) и демонтажных (приемных) шахт и котлованов без проектов производства работ запрещаются. Расстояние между приемными шахтами принимаются исходя из технических возможностей МТПК, горно- и гидро-геологических свойств вмещающего массива, требований заказчика. Все используемое в строительстве на объекте оборудование (машины, установки и т.д.) должно иметь инструкцию по уходу и эксплуатации, должно быть сертифицировано и испытано с указанием срока следующего испытания. Бестраншейная технология с использованием МТПК может применяться как под свободной территорией, так и в условиях, когда по трассе или вблизи ее располагаются здания, сооружения, подземные коммуникации, железнодорожные и трамвайные пути, автомобильные дороги с различного вида покрытиями, пешеходные дорожки и переходы, зеленые насаждения, ручьи, реки и водоемы.
Технология наиболее рациональна для условий строительства и реконструкции трубопроводов:
- при прокладке протяженных участков под территорией с плотной городской застройкой или в условиях с большим насыщением подземного пространства действующими коммуникациями;
- при прокладке относительно коротких трубопроводов под железнодорожными путями сообщения, автотрассами, водными и другими преградами;
- при прокладке под территориями, являющимися памятниками архитектуры или охраняемыми в части недопущения изменения их сложившегося облика даже на период прокладки коммуникаций открытым способом (парки, площади и т.д.).
- МТПК могут применяться для устройства сводов из труб в качестве временной и постоянной крепи при строительстве тоннелей под различными подземными сооружениями.
Во время производства работ при строительстве подземной выработки под зданиями и сооружениями, железнодорожными путями и автомобильными трассами, а также на участках грунтов с особыми свойствами (насыпные, мерзлые грунты) и в период осенне-весенних паводков необходимо осуществлять постоянный контроль их состояния и осадков земной поверхности.
Для практического применения технологии микротоннелирования (процесса создания подземных выработок и коммуникаций диаметром от 250 до 3000 мм механизированными управляемыми установками без присутствия людей в забое) Тоннельной Ассоциацией России были разработаны «Рекомендации по технологии бестраншейной прокладки трубопроводов с применением МТПК» для прокладки коммуникаций и «Рекомендации по проектированию и устройству опережающих экранов из труб с применением МТПК при строительстве тоннелей» для строительства транспортных тоннелей мелкого заложения.
Таким образом, проходка микротоннеля в условиях слабых сильносжимаемых и водонасыщенных грунтов, требует тщательного геотехнического расчетного обоснования на стадии проектирования и должна производиться под контролем специалистов-геотехников.
Знания и опыт строительства подземных сооружений, показывают высокую
эффективность применения бестраншейных технологий с использованием современных управляемых микротоннелепроходческих комплексов. Эти технологии позволяют вести работы практически в автоматическом и полуавтома
тическом режиме без присутствия людей в забое.