Строительство туннелей
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2022 г. ) |
Туннели роют из различных материалов: от мягкой глины до твердых пород. Метод строительства туннеля зависит от таких факторов, как состояние грунта, состояние грунтовых вод, длина и диаметр прохода туннеля, глубина туннеля, логистика поддержки проходки туннеля, конечное использование и форма туннеля. и соответствующее управление рисками. Строительство тоннелей является разновидностью подземного строительства .
Обычно используются три основных типа строительства туннелей:
- Открытый туннель, построенный в неглубокой траншеи, а затем закрытый.
- Пробуренный тоннель, построенный на месте, без снятия грунта над ним. Обычно они имеют круглое или подковообразное поперечное сечение. Применяются некоторые концепции подземной добычи полезных ископаемых . Современные методы включают торкретирование, используемое в методе прокладки туннелей Новой Австрии , использование туннелепроходческой машины (TBM) или туннельного щита . Но тем не менее туннели сооружаются, которые закрепляются подпорками и креплениями , а затем ограждаются или устанавливаются опоры-таймеры. методы, известные из бочковых хранилищ . Полезны
- Погружной трубчатый туннель, погруженный в водоем и проложенный на его дне или закопанный прямо под ним.
История
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( октябрь 2023 г. ) |
Расходы
[ редактировать ]Опыт 2017 года показывает, что туннели городского метрополитена стоят примерно 500 миллионов евро за километр. В Швейцарии километр автодорожного туннеля оценивался примерно в 300 миллионов швейцарских франков, а на тот момент — в 200 миллионов евро. Стоимость подводного туннеля между Данией и Германией в 2015 году запланирована на 425 миллионов за км. [1] [2] [3]
Вырезать и прикрыть
[ редактировать ]
Открытие и закрытие — это простой метод строительства неглубоких туннелей, при котором траншея выкапывается и перекрывается системой подвесных опор, достаточно прочной, чтобы выдержать нагрузку того, что должно быть построено над туннелем.Доступны две основные формы туннелирования открытым способом:
- Метод снизу вверх : выкапывается траншея, при необходимости с опорой на грунт, и в ней строится туннель. Туннель может быть монолитным, сборным железобетоном, сборными арками или арками из гофрированной стали; Раньше использовалась кирпичная кладка. Затем траншея тщательно засыпается и поверхность восстанавливается.
- Метод сверху вниз : боковые опорные стены и перекрывающие балки возводятся с уровня земли с помощью таких методов, как возведение стен из жидкого раствора или непрерывная буронабивная свая. Затем неглубокие котлованы позволяют сделать крышу туннеля из сборных балок или монолитного бетона. Затем поверхность восстанавливается, за исключением отверстий для доступа. Это позволяет на раннем этапе восстановить дороги, услуги и другие элементы поверхности. Затем проводятся раскопки под постоянной крышей туннеля и возводится фундаментная плита.
Неглубокие туннели часто прокладывают по типу «вырезание и закрытие» (если под водой — погружному типу), тогда как глубокие туннели роют, часто с использованием проходческого щита . Для среднего уровня возможны оба метода.
Большие коробки с разрезами и крышками часто используются на станциях метрополитена , таких как станция метро Canary Wharf в Лондоне. Эта форма конструкции обычно имеет два уровня, что позволяет экономично разместить билетный зал, платформы станций, доступ пассажиров и аварийный выход, вентиляцию и дымоудаление, помещения для персонала и аппаратные. Интерьер станции Кэнэри-Уорф сравнивают с подземным собором из-за огромных размеров раскопок. Это контрастирует со многими традиционными станциями лондонского метрополитена , где для станций и доступа пассажиров использовались пробуренные туннели. Тем не менее, первоначальные части сети лондонского метрополитена, столичные и окружные железные дороги, были построены открытым способом. Эти линии предшествовали электрической тяге, а близость к поверхности была полезна для вентиляции неизбежного дыма и пара.
Основным недостатком метода «вырезать и укрыть» является широко распространенное разрушение, возникающее на уровне поверхности во время строительства. Это, а также наличие электрической тяги, привело к тому, что к концу XIX века лондонское метро перешло на пробуренные туннели на более глубоком уровне.
Сверлильные станки
[ редактировать ]
Туннелепроходческие машины и связанные с ними резервные системы используются для высокой автоматизации всего процесса проходки туннелей, что снижает затраты на прокладку туннелей. В некоторых преимущественно городских условиях бурение туннелей рассматривается как быстрая и экономически эффективная альтернатива прокладке наземных рельсов и дорог. дорогостоящая принудительная покупка Отменяется зданий и земли с потенциально длительными исследованиями по планированию. Недостатки ТБМ возникают из-за их обычно большого размера – сложности транспортировки больших ТБМ к месту строительства туннеля или (альтернативно) высокой стоимости сборки ТБМ на месте, часто в пределах строящегося туннеля.
Существует множество конструкций ТБМ, которые могут работать в самых разных условиях: от твердых пород до мягких водоносных грунтов. Некоторые типы ТБМ, машины для балансировки бентонитовой суспензии и давления грунта, имеют герметичные отсеки в передней части, что позволяет использовать их в сложных условиях ниже уровня грунтовых вод . Это создает давление на грунт перед режущей головкой TBM, чтобы сбалансировать давление воды. Операторы работают при нормальном давлении воздуха за герметичным отсеком, но иногда им может потребоваться войти в этот отсек для замены или ремонта фрез. Это требует особых мер предосторожности, таких как местная обработка грунта или остановка ТБМ в месте, свободном от воды. Несмотря на эти трудности, ТБМ в настоящее время предпочтительнее старого метода прокладки туннелей со сжатым воздухом с воздушным шлюзом /декомпрессионной камерой, расположенной немного дальше от ТБМ, что требовало от операторов работы под высоким давлением и прохождения процедур декомпрессии в конце их работы. смены, как у глубоководных дайверов .
В феврале 2010 года компания Aker Wirth поставила ТБМ в Швейцарию для расширения электростанции Линт-Лиммерн, расположенной к югу от Линтала в кантоне Гларус . Скважина имеет диаметр 8,03 метра (26,3 фута). [4] Четыре ТБМ, использованные для раскопок 57-километрового (35 миль) Готардского базового туннеля в Швейцарии , имели диаметр около 9 метров (30 футов). Более крупная ТБМ была построена для проходки туннеля Green Heart (голландский: Tunnel Groene Hart) как части HSL-Zuid в Нидерландах диаметром 14,87 метра (48,8 футов). [5] На смену ей, в свою очередь, пришли мадридская кольцевая дорога М30 в Испании и туннели Чонг Мин в Шанхае , Китай . Все эти машины, по крайней мере частично, были построены Херренкнехтом . По состоянию на январь 2023 г. [update]Самой большой ТБМ по диаметру головки, когда-либо построенной, была ТБМ Tuen Mun-Chek Lap Kok , машина диаметром 17,6 метра (58 футов), построенная Herrenknecht для Tuen Mun-Chek Lap Kok Link в Гонконге . [6]
Удары по глине
[ редактировать ]Выбивание глины — это специализированный метод, разработанный в Соединенном Королевстве , для рытья туннелей в прочных структурах почвы на основе глины. В отличие от предыдущих ручных методов использования мотыг , которые основывались на твердой структуре почвы, удары по глине были относительно бесшумными и, следовательно, не повредили мягкие структуры на основе глины. Глиняник лежит на планке под углом 45 градусов от забоя и вставляет ножками инструмент чашеобразным закругленным концом. Поворачивая инструмент вручную, кикер извлекает участок грунта, который затем укладывается на экстрактор отходов.
Этот метод, используемый в гражданском строительстве викторианской эпохи , нашел применение при обновлении древних канализационных систем Великобритании, поскольку не пришлось удалять все имущество или инфраструктуру для создания небольшой туннельной системы. Во время Первой мировой войны система использовалась Королевскими инженерными туннелестроительными компаниями для установки мин под линиями Германской империи . Метод был практически бесшумным и поэтому не поддавался подслушивающим методам обнаружения. [7]
Валы
[ редактировать ]
доступа временная шахта Иногда при рытье туннеля необходима . Обычно они имеют круглую форму и идут прямо вниз, пока не достигнут уровня, на котором будет построен туннель. Шахта обычно имеет бетонные стены и обычно строится как постоянная. После завершения строительства шахт, ТБМ опускаются на дно и можно начинать раскопки. Шахты являются главным входом в туннель и выходом из него до завершения проекта. Если туннель будет длинным, можно пробурить несколько шахт в разных местах, чтобы вход в туннель находился ближе к нераскопанной зоне. [8]
После завершения строительства шахты доступа к строительству часто используются в качестве вентиляционных шахт , а также могут использоваться в качестве запасных выходов.
Техника набрызг-бетона
[ редактировать ]Новый австрийский метод туннелирования (NATM) был разработан в 1960-х годах и является наиболее известным из ряда инженерных методов, в которых используются расчетные и эмпирические измерения для обеспечения надежной поддержки обделки туннеля. Основная идея этого метода заключается в использовании геологического напряжения окружающей горной массы для стабилизации туннеля, обеспечивая дозированную релаксацию и перераспределение напряжений на окружающую породу, чтобы предотвратить возникновение полных нагрузок на опоры. На основе геотехнических оптимальное сечение измерений рассчитывается . Раскопки защищены слоем торкрет-бетона, обычно называемого торкрет-бетоном . Другие меры поддержки могут включать стальные арки, анкерные болты и сетку. Технологические разработки в области технологии торкрет-бетона привели к добавлению в бетонную смесь стальной и полипропиленовой фибры для повышения прочности футеровки. Это создает естественное несущее кольцо, которое сводит к минимуму деформацию породы .
Благодаря специальному мониторингу метод NATM является гибким даже при неожиданных изменениях геомеханической консистенции породы во время туннельных работ. Измеренные свойства горных пород позволяют подобрать подходящие инструменты туннелей для укрепления . В последние десятилетия также стали обычными раскопки мягкого грунта на глубину до 10 километров (6,2 мили).
Подъём труб
[ редактировать ]При труб подъеме гидравлические домкраты используются для проталкивания специально изготовленных труб через землю за ТБМ или щитом. Этот метод обычно используется для создания туннелей под существующими сооружениями, такими как автомобильные или железные дороги. Туннели, построенные методом подъема труб, обычно представляют собой скважины небольшого диаметра, максимальный размер которых составляет около 3,2 метра (10 футов).
Поддомкрачивание коробки
[ редактировать ]Коробчатый подъем аналогичен трубному подъему, но вместо подъемных труб используется коробчатый туннель. Ящики с домкратом могут иметь гораздо больший пролет, чем трубный домкрат, при этом пролет некоторых домкратов превышает 20 метров (66 футов). Режущая головка обычно используется в передней части поднимаемого ящика, а удаление грунта обычно осуществляется экскаватором изнутри ящика. Недавние разработки Jacked Arch и Jacked настила позволили устанавливать более длинные и крупные конструкции с высокой точностью. Подземный переход длиной 126 м и свободным пролетом 20 м под линиями высокоскоростной железной дороги в Клиффсенде в Кенте, Великобритания.
Подводные туннели
[ редактировать ]
Существует также несколько подходов к подводным туннелям, два наиболее распространенных из которых — это буровые туннели или погружные трубы , примерами являются туннель Бьёрвика и Мармарай . Погружные плавучие туннели представляют собой новый рассматриваемый подход; однако на сегодняшний день такие туннели не построены.
Сухопутные туннели
[ редактировать ]Для снижения воздействия автомобильных и железных дорог на окружающую среду используется новый вид туннелей: наземные туннели. Это не подземные тоннели, а построенные на уровне земли. Городская территория рядом с туннелем может быть поднята за счет земли или зданий (например, парковочных мест), чтобы улучшить интеграцию туннеля в непосредственную территорию. Хорошим ранним примером такого наземного туннеля является туннель на автомагистрали А2 в Лейдше-Рейн, недалеко от голландского города Утрехт. [9]
Временный способ
[ редактировать ]Во время строительства туннеля часто бывает удобно установить временную железную дорогу, особенно для удаления выкопанного грунта , часто узкоколейную , чтобы она могла быть двухпутной, чтобы обеспечить одновременную эксплуатацию порожних и груженых поездов. По завершении временный путь заменяется постоянным , что объясняет термин « Первей ».
Расширение
[ редактировать ]
Транспортные средства или движение, использующее туннель, могут перерасти его, что потребует замены или расширения:
- Двухпутный туннель длиной в милю 1832 года от Эдж-Хилл до Лайм-стрит в Ливерпуле был почти полностью удален, за исключением 50-метрового участка в Эдж-Хилл и участка ближе к Лайм-стрит, поскольку требовалось четыре пути. Тоннель был вырыт в очень глубокую четырехпутную выемку, местами вдоль выемки были короткие тоннели. В ходе работ движение поездов не прерывалось. [10] [11] Есть и другие случаи замены туннелей открытыми выемками, например, Обернский туннель .
- в Туннель Фарнворт Англии был расширен с помощью туннелепроходческой машины (TBM) в 2015 году. [12] Туннель Риндастон был расширен с использованием заимствованной ТБМ, чтобы иметь возможность принимать контейнеры ISO .
Открытая строительная яма
[ редактировать ]Открытая строительная яма состоит из горизонтальной и вертикальной границ, которые не допускают попадания грунтовых вод и почвы в яму. Существует несколько потенциальных альтернатив и комбинаций (горизонтальных и вертикальных) границ ямы под застройку. Самым важным отличием метода «вырез-и-закрытие» является то, что открытый строительный котлован заглушается после строительства туннеля; крыша не ставится. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Илон Маск о расширении метро Лос-Анджелеса , интервью TED, 2017.
- ^ Почему 1 метр автомагистрали может стоить 300 000 франков , Новая Зеландия, 13 декабря 2005 г.
- ↑ Парламент Дании решает построить туннель Балтийского моря , Der Spiegel, 28 апреля 2015 г.
- ^ «Туннели и туннелирование Интернэшнл» . Tunnelsonline.info. Архивировано из оригинала 16 марта 2012 г. Проверено 19 апреля 2013 г.
- ^ «Туннель Гроен-Харт» . Hslzuid.nl. Архивировано из оригинала 25 сентября 2009 года . Проверено 19 апреля 2013 г.
- ^ «Bouygues подтверждает запуск крупнейшего тоннелепроходческого комплекса» . 9 июня 2015 г.
- ^ «Туннелирование» . Tunnellersmemorial.com. Архивировано из оригинала 23 августа 2010 года . Проверено 20 июня 2010 г.
- ^ Инженерный корпус армии США. (1978). Туннели и шахты в скале. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство армии.
- ^ ван дер Хувен, Франк (2010). «Наземный туннель Утрехт в Лейдше-Рейне: концептуализация голландского многофункционального туннеля». Туннельная и подземная космическая техника . 25 (5): 508–517. Стартовый код : 2010TUSTI..25..508V . дои : 10.1016/j.tust.2010.03.005 .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 2 апреля 2009 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 2 апреля 2009 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Журнал «Железнодорожный транспорт» , август 2015 г., стр. 12.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
