Изменения

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТОННЕЛЬ - протяженное подземное искусственное сооружение на железной дороге, предназначенное для пропуска ж.-д. подвижного состава на участках высотных или контурных препятствий. По числу путей ж.-д. тоннели делятся на однопутные и двухпутные. По расположению на трассе различают горные, равнинные и подводные ж.-д. тоннели. Горные тоннели пересекают горные хребты, водоразделы, отдельные возвышенности, обходят участки осыпей, оползней, снежных лавин и заносов. Они бывают перевальные (базисные и вершинные), косогорные (петлевые и спиральные), мысовые. Равнинные тоннели в основном сооружаются в городской черте (например, глубокие вводы, соединяющие открытые участки ж. д. с подземными вокзалами в центральной части города); подводные – располагаются под руслами рек, дном водоемов, каналов, проливов или заливов.

 

 

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТОННЕЛЬ - протяженное подземное искусственное сооружение на железной дороге, предназначенное для пропуска ж.-д. подвижного состава на участках высотных или контурных препятствий. По числу путей ж.-д. тоннели делятся на однопутные и двухпутные. По расположению на трассе различают горные, равнинные и подводные ж.-д. тоннели.  

 

 

 

Горные тоннели пересекают горные хребты, водоразделы, отдельные возвышенности, обходят участки осыпей, оползней, снежных лавин и заносов. Они бывают перевальные (базисные и вершинные), косогорные (петлевые и спиральные), мысовые. Равнинные тоннели в основном сооружаются в городской черте (например, глубокие вводы, соединяющие открытые участки ж. д. с подземными вокзалами в центральной части города); подводные – располагаются под руслами рек, дном водоемов, каналов, проливов или заливов.

 

Наибольшее развитие получило строительство горных ж.-д. тоннелей. Первые горные тоннели в России – Ковенский длиной 1280 м и Виленский длиной 430 м – построены в 1859-1862 гг. на Петербург-Варшавской дороге. Затем были сооружены ж.-д. тоннели в горных районах Крыма, Урала, Кавказа, Сибири, Дальнего Востока. Большое число горных тоннелей построено при прокладке Транссибирской магистрали: в горных отрогах Восточных Саян, вдоль берега Байкала (39 тоннелей на Кругобайкальской ж. д.). В 1890 г. было завершено строительство самого крупного в России двухпутного Сурамского тоннеля длиной 3998 м на Кавказе. Особенно большое развитие получило строительство ж.-д. тоннелей после Великой Отечественной войны. В кон. 40-50-х гг. 20 в. построены тоннели на Армавир-Туапсинской, Черноморской ж. д., на линии Абакан-Тайшет (5 тоннелей общей длиной 8,64 км), Росвумчорский тоннель длиной 5 км. Существенно увеличился объем ж.-д. тоннелестроения в связи с прокладкой Байкало-Амурской дороги, на трассе которой сооружено 11 тоннелей общей длиной 34,55 км, в т. ч. два наиболее протяженных – Байкальский (6,7 км) и Северо-Муйский (15,3 км).

Наибольшее развитие получило строительство горных ж.-д. тоннелей. Первые горные тоннели в России – Ковенский длиной 1280 м и Виленский длиной 430 м – построены в 1859-1862 гг. на Петербург-Варшавской дороге. Затем были сооружены ж.-д. тоннели в горных районах Крыма, Урала, Кавказа, Сибири, Дальнего Востока. Большое число горных тоннелей построено при прокладке Транссибирской магистрали: в горных отрогах Восточных Саян, вдоль берега Байкала (39 тоннелей на Кругобайкальской ж. д.). В 1890 г. было завершено строительство самого крупного в России двухпутного Сурамского тоннеля длиной 3998 м на Кавказе. Особенно большое развитие получило строительство ж.-д. тоннелей после Великой Отечественной войны. В кон. 40-50-х гг. 20 в. построены тоннели на Армавир-Туапсинской, Черноморской ж. д., на линии Абакан-Тайшет (5 тоннелей общей длиной 8,64 км), Росвумчорский тоннель длиной 5 км. Существенно увеличился объем ж.-д. тоннелестроения в связи с прокладкой Байкало-Амурской дороги, на трассе которой сооружено 11 тоннелей общей длиной 34,55 км, в т. ч. два наиболее протяженных – Байкальский (6,7 км) и Северо-Муйский (15,3 км).

За рубежом первый ж.-д. тоннель был построен в Великобритании в 1826-1830 гг. на линии Ливерпул-Манчестер (длиной 1190 м). Наибольшую протяженность имеют сооруженные в конце 19 – начале 20 вв. однопутные ж.-д. тоннели в Альпах: самый длинный в мире для того времени Симплонский (19780 м), Сен-Готардский (14 984 м), Мон-Сенисский (12 850 м) и др., а также двухпутный Большой Апеннинский тоннель (18510 м). К числу крупнейших ж.-д. тоннелей относится двухпутный Моффатский (9920 м). Существенного размаха достигло ж.-д. тоннелестроение в Японии; в 1970-х гг. на ж.-д. линии Осака-Окаяма построено 32 тоннеля, в т. ч. двухпутный тоннель Рокко (16 200 м). Завершена проходка самого длинного подводного ж.-д. тоннеля под проливом Цугару между островами Хонсю и Хоккайдо (36 400 м). В последнее десятилетие 20 в. строительство ж.-д. тоннелей, особенно в Европе и Азии, получило большой размах. Так, под дном пролива Ла-Манш проложены два параллельных тоннеля длиной по 37 км; на ж.-д. переходе Дания-Швеция построены: через пролив Б. Бельт два тоннеля по 7,3 км, через пролив Эресунн – 3,7 км; в Альпах сооружают и проектируют ряд базисных тоннелей для европейской сети высокоскоростных ж. д. длиной по 15-20 км.

За рубежом первый ж.-д. тоннель был построен в Великобритании в 1826-1830 гг. на линии Ливерпул-Манчестер (длиной 1190 м). Наибольшую протяженность имеют сооруженные в конце 19 – начале 20 вв. однопутные ж.-д. тоннели в Альпах: самый длинный в мире для того времени Симплонский (19780 м), Сен-Готардский (14 984 м), Мон-Сенисский (12 850 м) и др., а также двухпутный Большой Апеннинский тоннель (18510 м). К числу крупнейших ж.-д. тоннелей относится двухпутный Моффатский (9920 м). Существенного размаха достигло ж.-д. тоннелестроение в Японии; в 1970-х гг. на ж.-д. линии Осака-Окаяма построено 32 тоннеля, в т. ч. двухпутный тоннель Рокко (16 200 м). Завершена проходка самого длинного подводного ж.-д. тоннеля под проливом Цугару между островами Хонсю и Хоккайдо (36 400 м). В последнее десятилетие 20 в. строительство ж.-д. тоннелей, особенно в Европе и Азии, получило большой размах. Так, под дном пролива Ла-Манш проложены два параллельных тоннеля длиной по 37 км; на ж.-д. переходе Дания-Швеция построены: через пролив Б. Бельт два тоннеля по 7,3 км, через пролив Эресунн – 3,7 км; в Альпах сооружают и проектируют ряд базисных тоннелей для европейской сети высокоскоростных ж. д. длиной по 15-20 км.

Параметры и геометрические характеристики ж.-д. тоннеля – глубина заложения, длина, продольный профиль, очертание в плане, форма и размеры поперечного сечения – определяются эксплуатационными требованиями (категория ж. д., число путей, расположение трассы, вид тяги и др.), природными факторами (топографические, геологические, гидрогеологические и климатические условия), строительными требованиями (способы производства работ, применяемое горнопроходческое оборудование и т.д.).

Параметры и геометрические характеристики ж.-д. тоннеля – глубина заложения, длина, продольный профиль, очертание в плане, форма и размеры поперечного сечения – определяются [[Эксплуатационные требования|эксплуатационными требованиями]] (категория ж. д., число путей, расположение трассы, вид тяги и др.), природными факторами (топографические, геологические, гидрогеологические и климатические условия), строительными требованиями (способы производства работ, применяемое горнопроходческое оборудование и т.д.).

Поперечное сечение ж.-д. тоннеля имеет, как правило, подковообразную форму, а его размеры обусловлены числом путей и габаритом проезда в тоннеле. На двухпутных ж. д. располагают один двухпутный или два однопутных тоннеля. В благоприятных инженерно-геологических условиях предпочтительна прокладка двухпутных тоннелей на прямых участках. Трасса и рельеф местности часто диктуют необходимость искривления оси тоннеля, что приводит к увеличению площади его поперечного сечения, большему расходу материалов, удорожанию строительных работ при ухудшении вентиляции и возрастании сопротивления движению поездов.

Поперечное сечение ж.-д. тоннеля имеет, как правило, подковообразную форму, а его размеры обусловлены числом путей и габаритом проезда в тоннеле. На двухпутных ж. д. располагают один двухпутный или два однопутных тоннеля. В благоприятных инженерно-геологических условиях предпочтительна прокладка двухпутных тоннелей на прямых участках. Трасса и рельеф местности часто диктуют необходимость искривления оси тоннеля, что приводит к увеличению площади его поперечного сечения, большему расходу материалов, удорожанию строительных работ при ухудшении вентиляции и возрастании сопротивления движению поездов.

Составные элементы ж.-д. тоннеля – тоннельные конструкции, к которым относятся:

Составные элементы ж.-д. тоннеля – тоннельные конструкции, к которым относятся:

обделка тоннеля, гидроизоляция, водоотводные устройства, нижнее и верхнее строения пути, порталы, камеры и ниши, а также системы освещения и энергоснабжения, вентиляционные устройства (при необходимости), устройства сигнализации, блокировки и связи, обеспечивающие бесперебойное и безопасное движение поездов. На входах обделка сопрягается с порталами, укрепляющими лобовые откосы и архитектурно оформляющими тоннель; устраивают площадки, укрепляют откосы предпортальной выемки. Для безопасного обслуживания и содержания тоннеля в нем сооружают через каждые 300 м камеры для хранения и укрытия оборудования, используемого при эксплуатации и ремонте, а также через 60 м (в шахматном порядке) ниши для временного укрытия персонала. В однопутных тоннелях с обделкой кругового очертания устраивают по всей длине тоннеля с одной его стороны площадку для прохода людей с перилами и с лестничными сходами через 30 м.

*обделка тоннеля

*гидроизоляция

*водоотводные устройства

*[[нижнее]] и [[верхнее]] строения пути

*[[порталы]], камеры и ниши

*а также системы освещения и энергоснабжения

*вентиляционные устройства (при необходимости)

*устройства сигнализации, блокировки и связи, обеспечивающие бесперебойное и безопасное движение поездов.  

Тоннельные обделки в зависимости от свойств горных пород разделяются по своей конструкции на несущие и облицовочные. Несущие обделки рассчитаны на восприятие внешнего горного и гидростатического давлений, а также других силовых воздействий и должны обладать достаточной прочностью, жесткостью, устойчивостью и водонепроницаемостью, чтобы обеспечивать надежную и долговечную эксплуатацию тоннеля. Облицовочные обделки устраивают в крепких невыветри-вающихся скальных грунтах, не проявляющих горного давления; их назначение состоит в ограждении зоны движения поездов от возможного падения отдельных кусков породы, капежа подземных вод, а также в выравнивании поверхности выработки. Конструкция обделки тоннеля состоит из свода, стен и лотка или обратного свода (рис. 3.75). Выбор типа обделки обусловлен состоянием и свойствами горных пород с учетом наиболее целесообразного способа производства проходческих работ. В крепких скальных грунтах часто применяют обделку в виде свода, опирающегося на породу, с незакрепленными или закрепленными облицовкой стенами. В скальных грунтах средней крепости обделке придают форму подъемистого свода с плоским лотком, при гидростатическом давлении, а также в слабых скальных грунтах – с обратным сводом. В ряде случаев при щитовой проходке ж.-д. тоннеля в слабых неустойчивых грунтах, обычно встречаемых на припортальных участках, сооружают сборную обделку кругового очертания. В последнее время за рубежом находят применение т. н. гибкие тонкостенные обделки, использующие природную несущую способность горного массива.

 

 

Тоннельные обделки в зависимости от свойств горных пород разделяются по своей конструкции на несущие и облицовочные. Несущие обделки рассчитаны на восприятие внешнего горного и гидростатического давлений, а также других силовых воздействий и должны обладать достаточной прочностью, жесткостью, устойчивостью и водонепроницаемостью, чтобы обеспечивать надежную и долговечную эксплуатацию тоннеля. Облицовочные обделки устраивают в крепких невыветри-вающихся скальных грунтах, не проявляющих горного давления; их назначение состоит в ограждении зоны движения поездов от возможного падения отдельных кусков породы, капежа подземных вод, а также в выравнивании поверхности выработки. Конструкция обделки тоннеля состоит из свода, стен и лотка или обратного свода (рис. 3.75). Выбор типа обделки обусловлен состоянием и свойствами горных пород с учетом наиболее целесообразного способа производства проходческих работ. В крепких скальных грунтах часто применяют обделку в виде свода, опирающегося на породу, с незакрепленными или закрепленными облицовкой стенами. В скальных грунтах средней крепости обделке придают форму подъемистого свода с плоским лотком, при гидростатическом давлении, а также в слабых скальных [[Грунты|грунтах]] – с обратным сводом. В ряде случаев при щитовой проходке ж.-д. тоннеля в слабых неустойчивых грунтах, обычно встречаемых на припортальных участках, сооружают сборную обделку кругового очертания. В последнее время за рубежом находят применение т. н. гибкие тонкостенные обделки, использующие природную несущую способность горного массива.

[[Файл:Zp 3 75.jpg|center]]

[[Файл:Zp 3 75.jpg|center]]

Системы сигнализации, блокировки и связи в ж.-д. тоннеле однотипны с принятыми для всего участка ж.-д. линии, на которой он расположен.

Системы сигнализации, блокировки и связи в ж.-д. тоннеле однотипны с принятыми для всего участка ж.-д. линии, на которой он расположен.

Технология строительства ж.-д. тоннеля определяется главным образом геологическими и гидрогеологическими условиями, а также технико-экономическими факторами. Применяют два основных способа производства работ: горный и щитовой. При строительстве подводных тоннелей рационально также использование способа опускных секций, а при сооружении глубоких вводов в черте города -открытого способа. Наиболее распространен в ж.-д. строительстве горный способ. Он включает два последовательно выполняемых технологических процесса: проходку тоннельной выработки и возведение обделки. На стадии проходки ведут разработку, погрузку и откатку породы с установкой в большинстве случаев в забое временной крепи. Возведение монолитной обделки предусматривает установку опалубки, бетонирование и выдержку бетона до набора требуемой прочности. В зависимости от крепости и устойчивости породного массива применяют различные варианты горного способа. В мягких и полускальных грунтах целесообразны способы опорного ядра, опертого свода; в скальных грунтах – способы сплошного и ступенчатого забоя, нижнего уступа и их разновидности.

 

Технология строительства ж.-д. тоннеля определяется главным образом геологическими и гидрогеологическими условиями, а также технико-экономическими факторами. Применяют два основных способа производства работ: горный и щитовой. При строительстве подводных тоннелей рационально также использование способа опускных секций, а при сооружении глубоких вводов в черте города -открытого способа. Наиболее распространен в ж.-д. строительстве горный способ. Он включает два последовательно выполняемых технологических процесса: проходку тоннельной выработки и возведение обделки. На стадии проходки ведут разработку, погрузку и откатку породы с установкой в большинстве случаев в забое временной крепи. Возведение монолитной обделки предусматривает установку [[Опалубка|опалубки]], бетонирование и выдержку бетона до набора требуемой прочности. В зависимости от крепости и устойчивости породного массива применяют различные варианты горного способа. В мягких и полускальных грунтах целесообразны способы опорного ядра, опертого свода; в скальных грунтах – способы сплошного и ступенчатого забоя, нижнего уступа и их разновидности.

В современной практике тоннелестроения отработаны рациональные технологические процессы с высокой степенью механизации. Вместе с тем ведение проходческих работ сопряжено с повышенной опасностью от вывалов и обрушения породы, что требует применения надежной временной крепи и своевременной ее установки. Распространение получили анкерная крепь и стальная арочная крепь. Анкера в виде стальных стержней длиной 1,2-3 м устанавливаются в пробуренных по контуру выработки шпурах. Различают два основных типа анкеров: с распорным замком в забое шпура и цементируемые по всей длине шпура. В ряде конструкций для закрепления анкера используют полимерные смолы. Анкера армируют зону грунта в окрестности выработки, повышая его устойчивость и монолитность. Анкерная крепь хорошо сочетается с набрызгбетонной крепью. Арочная контурная крепь состоит из отдельных сборно-разборных стальных рам, соединенных между собой и расклиненных в породный массив. Между арками устанавливают деревянную затяжку или металлическую сетку. При возможности арки перед бетонированием обделки демонтируют.

В современной практике тоннелестроения отработаны рациональные технологические процессы с высокой степенью механизации. Вместе с тем ведение проходческих работ сопряжено с повышенной опасностью от вывалов и обрушения породы, что требует применения надежной временной крепи и своевременной ее установки. Распространение получили анкерная крепь и стальная арочная крепь. Анкера в виде стальных стержней длиной 1,2-3 м устанавливаются в пробуренных по контуру выработки шпурах. Различают два основных типа анкеров: с распорным замком в забое шпура и цементируемые по всей длине шпура. В ряде конструкций для закрепления анкера используют полимерные смолы. Анкера армируют зону грунта в окрестности выработки, повышая его устойчивость и монолитность. Анкерная крепь хорошо сочетается с набрызгбетонной крепью. Арочная контурная крепь состоит из отдельных сборно-разборных стальных рам, соединенных между собой и расклиненных в породный массив. Между арками устанавливают деревянную затяжку или металлическую сетку. При возможности арки перед бетонированием обделки демонтируют.

В неоднородных полускальных и скальных грунтах, обеспечивающих достаточную устойчивость забоя, проходку целесообразно осуществлять механизированными щитами с фрезерным стреловым рабочим органом. В неоднородных мягких грунтах проходку тоннеля ведут при помощи щитов с экскаваторным рабочим органом. В однородных грунтах эффективно применение роторных механизированных щитов, дающих высокие технико-экономические показатели и позволяющие сооружать тоннели в широком диапазоне инженерно-геологических условий. Для проходки тоннелей в крепких устойчивых скальных грунтах успешно используют тоннелепро-ходческие машины, которые отличаются от механизированного щита отсутствием корпуса и механизма для укладки элементов обделки. Механизированные щиты применяют совместно с механизированным комплексом машин и оборудования для выполнения всех основных операций проходческого цикла.

В неоднородных полускальных и скальных грунтах, обеспечивающих достаточную устойчивость забоя, проходку целесообразно осуществлять механизированными щитами с фрезерным стреловым рабочим органом. В неоднородных мягких грунтах проходку тоннеля ведут при помощи щитов с экскаваторным рабочим органом. В однородных грунтах эффективно применение роторных механизированных щитов, дающих высокие технико-экономические показатели и позволяющие сооружать тоннели в широком диапазоне инженерно-геологических условий. Для проходки тоннелей в крепких устойчивых скальных грунтах успешно используют тоннелепро-ходческие машины, которые отличаются от механизированного щита отсутствием корпуса и механизма для укладки элементов обделки. Механизированные щиты применяют совместно с механизированным комплексом машин и оборудования для выполнения всех основных операций проходческого цикла.

[[Категория:Искусственные сооружения]]

[[Категория:Искусственные сооружения]]