Новый австрийский метод туннелирования

«НАТМ» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. NATM (значения) .

Новоавстрийский метод туннелирования ( NATM ), также известный как метод последовательных земляных работ ( SEM ) или метод облицовки торкрет-бетоном. ( SCL ) — это метод современного проектирования и строительства туннелей , в котором используется сложный мониторинг для оптимизации различных методов армирования стен в зависимости от типа породы, встречающейся при прокладке туннеля. Эта техника впервые привлекла внимание в 1960-х годах на основе работ Ладислава фон Рабцевича , Леопольда Мюллера и Франца Пахера между 1957 и 1965 годами в Австрии. Название NATM было призвано отличить его от более ранних методов с его экономическим преимуществом, заключающимся в использовании природной геологической прочности окружающей массы горных пород для стабилизации туннеля, где это возможно, а не для укрепления всего туннеля.

Считается, что NATM/SEM помог революционизировать современную туннельную промышленность. Во многих современных туннелях использовался этот метод раскопок.

Метод последовательных раскопок очень экономически эффективен даже в карстовых условиях.

Принципы

НАТМ объединяет принципы поведения горных массивов под нагрузкой и контроля эффективности подземного строительства во время строительства. NATM часто называют подходом «проектирование по ходу дела», поскольку он обеспечивает оптимизированную поддержку, основанную на наблюдаемых грунтовых условиях. Более корректно его можно охарактеризовать как подход «проектирование по мере наблюдения», основанный на наблюдаемых сближениях и расхождениях в крепи и картировании преобладающих горных условий. Это не набор конкретных методов раскопок и поддержки.

NATM состоит из семи элементов:

• Использование прочности естественной горной массы. Опирается на сохранение внутренней прочности окружающей горной массы в качестве основного компонента поддержки туннеля. Первичная поддержка направлена ​​на то, чтобы скала могла поддерживать себя.
• Защита торкрет-бетона разрыхление и чрезмерную деформацию – необходимо свести к минимуму горной породы. Это достигается путем нанесения тонкого слоя торкрет-бетона сразу после забоя.
• Измерение и мониторинг. Необходимо тщательно контролировать потенциальные деформации котлована. NATM требует установки сложной измерительной аппаратуры. Его заделывают в облицовку, грунт и скважины . В случае наблюдаемых перемещений дополнительные опоры устанавливаются только при необходимости, что приводит к общей экономии общей стоимости проекта.
• Гибкая поддержка. Первичный слой тонкий и отражает недавнее состояние пласта . Используется активная, а не пассивная опора, и туннель укрепляется за счет гибкой комбинации анкеров , проволочной сетки и стальных ребер, а не за счет более толстой бетонной обделки.
• Закрытие инверта . Особенно важно на мягком грунте. Быстрое закрытие инверта (нижней части туннеля), которое создает несущее кольцо, имеет важное значение и имеет то преимущество, что задействует внутреннюю силу горной массы, окружающей туннель. туннель.
• Контрактные соглашения – Поскольку NATM основан на мониторинговых измерениях, изменения в методах поддержки и строительства возможны, но только если контрактная система позволяет это сделать.
• Классификация горных пород от очень твердых до очень мягких определяет минимальные необходимые меры поддержки и позволяет избежать экономических потерь, возникающих в результате неоправданно жестких мер поддержки. Проекты систем поддержки существуют для каждого из основных классов горных пород. Они служат рекомендациями по армированию туннеля.

Исходя из расчета оптимального сечения , необходима только тонкая защита из торкрет-бетона. Он наносится сразу за забоем вырытого туннеля, чтобы создать естественное несущее кольцо и минимизировать деформацию породы. геотехнические Установлены приборы для измерения последующих деформаций котлована . Возможен мониторинг распределения напряжений внутри породы.

Такой мониторинг делает метод очень гибким, даже если команды сталкиваются с неожиданными изменениями геомеханической консистенции породы, например, из-за трещин или воды в карьере . Армирование выполняется армированным бетоном, который можно комбинировать со стальными ребрами или болтами с проушинами, а не более толстым торкрет-бетоном.

Измеренные свойства горных пород подсказывают подходящие инструменты для укрепления туннелей, где требования к креплению традиционно можно оценить с помощью RMR или Q-системы. С начала XXI века NATM используется для раскопок мягких грунтов и прокладки туннелей в пористых отложениях . NATM допускает немедленную корректировку деталей строительства, но требует гибкой контрактной системы для поддержки таких изменений.

Варианты названий

Первоначально NATM был разработан для использования в Альпах, где туннели обычно прокладываются на глубине и в условиях высокой нагрузки на месте . Принципы NATM имеют основополагающее значение для современной прокладки туннелей, а NATM по своей сути предполагает конкретное рассмотрение конкретных почвенных условий. Большинство городских туннелей строятся на небольшой глубине и не требуют контроля за сбросом напряжения на месте, как это было в случае с оригинальным NATM в Альпах. Проекты в городах отдают более высокий приоритет минимизации заселения и поэтому, как правило, используют методы поддержки, отличные от исходного NATM. Это привело к путанице в терминологии: инженеры по туннелям используют слово «NATM» для обозначения разных вещей.

Появились новые термины и были приняты альтернативные названия для некоторых аспектов NATM по мере его распространения. Частично это вызвано более широким использованием метода прокладки туннелей в Соединенных Штатах, особенно в неглубоких туннелях с мягким грунтом.

Существуют и другие обозначения этого современного стиля туннелирования; Метод последовательных земляных работ (SEM) или облицовка набрызг-бетоном (SCL) часто используются в неглубоких туннелях. В Японии используются термины NATM с центральной разделительной стенкой или метод поперечной диафрагмы (оба сокращенно CDM) и метод вертикального разделения верхней половины (UHVS).

Австрийское общество инженеров и архитекторов определяет NATM как «метод, при котором окружающие скальные или грунтовые образования туннеля интегрируются в общую кольцеобразную опорную структуру. Таким образом, поддерживающие формации сами будут частью этой опорной конструкции».

Некоторые инженеры используют NATM всякий раз, когда предлагают торкретирование для первоначальной опоры туннеля открытого типа. Термин NATM может вводить в заблуждение в отношении туннелей с мягким грунтом. Как отметил Эмит Браун, NATM может относиться как к философии проектирования , так и к методу строительства .

Ключевые особенности

Ключевые особенности философии проектирования NATM:

• Прочность . грунта вокруг туннеля намеренно мобилизуется в максимально возможной степени
• Мобилизация силы грунта достигается за счет контролируемой деформации грунта.
• Устанавливается первоначальная основная опора, имеющая характеристики нагрузки и деформации, соответствующие условиям грунта, а время установки рассчитывается с учетом деформаций грунта.
• Устанавливаются приборы для контроля деформаций в системе первоначальной крепи, а также для формирования основы изменения конструкции первоначальной крепи и последовательности земляных работ .

Когда NATM рассматривается как метод построения, ключевыми особенностями являются:

• Туннель последовательно выкапывается и поддерживается, при этом последовательность выемки может варьироваться для эффективного решения конкретных условий горных пород.
• Первоначальная опора на грунт обеспечивается торкрет-бетоном в сочетании с армированием из фиброволокна или сварной проволоки, стальными арками (обычно решетчатыми балками), а иногда и армированием грунта (например, грунтовыми гвоздями, сваями и т. д. ).
• Постоянная опора обычно представляет собой монолитную бетонную облицовку, помещенную поверх гидроизоляционной мембраны.
• Инверсия, то есть нижняя часть туннеля, быстро закрывается, чтобы создать структурное кольцо, которое использует дугу скальной породы или грунта, естественным образом созданную в верхней части секции туннеля.

Безопасность

в 1994 году Обрушение туннеля аэропорта Хитроу вызвало вопросы о безопасности NATM. Однако последующий суд обвинил в обрушении плохое качество работ и недостатки в управлении строительством, а не НАТМ.

См. также

• Геотехническая инженерия
• Классификация горных массивов
• Туннели
• Анализ контролируемых деформаций горных пород и грунтов

Дальнейшее чтение

• Иоганн Гользер, Новый австрийский метод туннелирования (NATM), теоретические основы и практический опыт. 2-я конференция по торкретированию , Истон, Пенсильвания (США), 4-8 октября 1976 г.