ВИДЫ РАЗРУШЕНИЙ ТОННЕЛЕЙ

Рис. 100. Разрушение обделки тон­неля под влиянием подошвенного и бокового горного давления

Разрушение тоннелей, вызванное перечисленными причинами, по своему объему и местоположению может быть общим, частичным и мест­ным. Обычно приходится иметь дело с разрушениями отдельных участ­ков, расположенных у порталов или внутри тоннеля.

Рис. 101. Основные типы завалов тоннелей: а. б, в — глухие полные; г, д, е — с отрывом; ж — глухой неполный; з — переходного типа; lв — длина вывала (длина разрушенного участка тоннеля); lз — длина завала (длина участ­ка, занятого нагроможденной породой и кладкой); hв — высота вывала; hз — высота завала

Рис. 102. Поперечные сечения завалов основных типов: а. б— глухих; в —завала с отрывом

Нагромождение обрушившейся породы, обломков кладки и погре­бенных в них оборудования и конструкций, полностью или частично заполняющее участок тоннеля, называют завалом. Пространство, занимаемое ранее обрушившейся породой в массиве, называют в ы- валом.

Типы завалов и вывалов (рис. 101) могут быть различными и зави­сят от инженерно-геологического строения участка, метода работ, кон­струкции тоннельных обделок и других причин.

В портальных и припортальных участках тоннеля при небольшой глубине заложения обычно происходит общее обрушение расположен­ной над тоннелем породы. Когда обрушившаяся порода полностью закрывает вход в тоннель, завал называют глухим (рис. 101, а), а ког­да она закрывает не полностью вход в тоннель, говорят о завале с от­рывом (рис. 101, д).

В скальных и полускальных породах со стороны лобового откоса может образоваться нависающий козырек длиной 5—10 м как в зава­лах глухих, так и. с отрывом (рис. 101,б и 101, е). Завалы внутри тоннеля могут быть глухими полными (рис. 101, б) с обрушением пород до земной поверхности или глухими неполными (рис. 101, ж) с выва­лами, не доходящими до земной поверхности. Завал также может быть с отрывом (рис. 101, д), а также переходного типа (рис. 101, з), когда с одной стороны он имеет вид глухого завала, а с другой — завала с отрывом.

Поперечные сечения завалов могут быть различными (рис. 102). Свод вывала или так называемый «купол» может иметь различную фор­му и различную степень устойчивости, зависящую как от инженерно- геологических условий, так и от причин, вызвавших разрушение тон­неля. Обычно устойчивый вывал после обивки отдельных нависающих кусков породы не угрожает в дальнейшем обрушением. Однако зна­чительно чаще происходит временная стабилизация вывала, с после­дующим его развитием за счет обрушения породы в отдельных местах,

в виде мелких или крупных кусков и даже глыб объемом до 1— 1,5 м³.

В слабых породах в результате обрушения тоннеля происходит неустойчивая стабилизация вывала, которая грозит дальнейшими об­рушениями больших масс породы, что представляет большую опас­ность при восстановлении таких тоннелей.

Разрушение обделки бывает либо полным, либо частичным, т. е. таким, при котором сохраняются отдельные элементы обделки.

Наиболее значительные разрушения тоннелей происходят под вли­янием землетрясений высокой балльности. Последствия сейсмиче­ских воздействий приводят к разрушениям любых участков тоннелей и главным образом портальных и припортальных участков. Заобде- лочные выработки различного назначения также часто служат причи­ной разрушения тоннельных обделок именно на этих участках.

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТОННЕЛЯ

Восстановление тоннеля может быть начато лишь после проведе­ния обследования его разрушенного участка и всего тоннеля.

Задачей технического обследования разрушенного тоннеля явля­ется сбор необходимых данных для правильного назначения рацио­нального варианта восстановления тоннеля, его успешного осущест­вления и последующей эксплуатации тоннеля.

К общим сведениям о тоннелях следует отнести инженерно-геоло­гические условия их расположения, топографию местонахождения тоннеля, план и продольный профиль тоннеля, его общую длину, по­перечное сечение, конструкцию и материал обделки и порталов, ос­новные их размеры и габариты, а также их состояние, время и способ их сооружения. Важными являются также и сведения о вентиляции, освещении, связи, дренаже, водоотводе и эксплуатации тоннеля, в том числе сведения об имевших место деформациях и ранее имевшихся раз­рушениях тоннеля и выполненных восстановительных работах.

Особое внимание должно быть уделено обследованию разрушенно­го участка тоннеля, выявлению на нем инженерно-геологических усло­вий, физико-механическим характеристикам и составу пород завала, оценке устойчивости нового состояния равновесия пород и ожидаемого горного давления. Следует уточнить характер и размеры разрушений, состояние обделки тоннеля и ее габарит как на разрушенном, так и на примыкающем участке тоннеля.

Необходимые сведения о состоянии тоннеля устанавливают как по существующим материалам (техническому паспорту тоннеля, его проектной и исполнительной документации), так и по другим источни­кам и сведениям, имеющимся у местных работников (инженеров, гео­логов и др.).

Обследование тоннеля производят как снаружи, так и внутри.

Наружное обследование преследует цель установления состояния порталов, оголовков и подпорных стенок, надпортальных откосов и
подходных выемок, водоотводных лотков (как в пределах выемок, так и над тоннелем), всей поверхности с появившимися на ней провала­ми — просадками и трещинами, вызванными обрушениями внутри тоннеля.

Внутренний осмотр тоннеля должен установить характер и разме­ры обвалов, степень разрушения обделки, наличие загромождений и состояние верхнего строения пути в тоннеле. При небольших повреж­дениях обделки необходимо тщательно зафиксировать расположение трещин нанесением их на развертку тоннеля, установить на них ма­ячки и вести наблюдение за их развитием. При обнаружении в тонне­ле перекосов, сдвигов и выпучиваний стен, свода или подошвы необ­ходимо проверить габарит.

Отдельные вывалы породы и обделки должны быть особо вниматель­но осмотрены, а если завал глухой и заполняет все сечение тоннеля, то придется проходить разведывательные штольни или шахты. Штоль­ни в этих случаях предпочтительнее располагать в верхней части за­вала, так как она короче, и в последующем такие штольни могут быть использованы при расчистке завала. Разведочные шахты применимы при неглубоком заложении тоннеля, когда проходку штолен осущест­вить не представляется возможным. Такие шахты располагают на не­котором расстоянии от вывала с устройством от нее горизонтального ходка в сторону обвала (рис. 103), проходят шахты минимальным сечением.

На основании результатов проведенных обследований выбирают наиболее рациональный вариант восстановления тоннеля с определе­нием последовательности или этапности работ по восстановлению и составляют проект этих работ.

При восстановлении разрушенного тоннеля и возобновлении дви­жения на этом направлении может быть принято одно из следующих решений:

переключение движения на участок соседней железной или авто­мобильной дороги;

устройство местного обхода тоннеля открытой линией;

раскрытие в выемку всего тоннеля или его разрушенных участков;

восстановление тоннеля в пределах разрушенных участков.

Рис. 103. Разведочная шахта

При наличии густой сети железных дорог целесообразным являет­ся переключение движения на со­седние линии железных дорог на время восстановления тоннеля. Так, на одном из разрушенных землетрясением тоннелей движение транзитных поездов было переклю­чено на ближайшие линии парал­лельного направления, а местные пассажирские поезда (две пары поездов в сутки) доходили с каждых сторон до тоннеля, а затем в пре­делах тоннельного участка пасса­жиров перевозили автобусами.

При отсутствии таких возможностей на период восстановления тоннеля при благоприятных топографических условиях железнодорож­ное движение переводят на местные обходные линии, запроектиро­ванные по облегченным техническим условиям.

Так, на одном из мысовых тоннелей в Средней Азии на время вос­становления тоннеля воспользовались земляным полотном обходного' пути, существовавшего еще в период строительства этой линии, и перевели движение поездов на этот обходной путь.

Однако перевод движения в период восстановления тоннелей на обходные линии сильно ограничивает пропускную способность этих участков и поэтому наиболее часто восстановление осуществляют по оси трассы тоннеля.

В этом случае при благоприятных инженерно-геологических усло­виях прибегают к раскрытию всего тоннеля или лишь части его на разрушенных участках в открытую выемку (обычно с применением взрывов на выброс). Такое решение целесообразно лишь при относи­тельно небольшом заложении тоннеля (15—30 м), допускающем при­менение крутых откосов выемки. В дальнейшем такие выемки или рас­крывают на полный профиль (в соответствии с техническими усло­виями) для постоянной их эксплуатации или заменяют тоннелем, сооруженным в ней открытым способом.

Наиболее распространенным способом возобновления железнодо­рожного движения на участке, на котором находится разрушенный тоннель, является непосредственное восстановление самого тоннеля в пределах разрушенного участка.

Полное восстановление тоннеля с устранением всех последствий разрушения и доведение его до такого состояния, которое удовлетворя­ло бы современным требованиям эксплуатации, требует значитель­ных затрат средств и времени, в то же время из-за необходимости срочного открытия движения на этом участке линии время, затра­чиваемое на восстановление, должно быть минимальным, поэтому восстановление тоннелей осуществляют поэтапно.

Восстановление тоннелей может быть краткосрочным, временным и капитальным.

Краткосрочное восстановление тоннелей до­пускается лишь при особой срочности пропуска подвижного состава через разрушенный тоннель даже с предельно допустимым уменьше­нием габарита, с постановкой временной крепи и ограничением ско­рости движения. После открытия движения на этом участке произво­дят дальнейшие работы по приведению тоннелей в состояние, соответст­вующее требованиям временного восстановления.

Однако практически краткосрочное восстановление весьма ослож­няется в случае наличия в ядре завала крупных обломков породы и обделки, а также оборудования и подвижного состава.

Временное восстановление тоннелей является главнейшим этапом восстановительных работ. На этом первом этапе работ производят расчистку тоннеля в месте завала, закрепление это­го участка временной надежной крепью по установленному габариту и укладку верхнего строения пути.

В однопутных тоннелях временное восстановление в местах зава­лов можно осуществлять по двум вариантам.

При восстановлении по профилю ограниченной тоннельной выработки внутреннее очертание временной крепи стремятся обычно назначать такое, при котором был бы выдер­жан габарит приближения строений на остальных не разрушенных участках тоннеля. При этом восстановление по профилю ограниченной выработки позволяет свести к минимуму объем работ и применить бо­лее легкие конструкции временных тоннельных обделок. Но следует иметь в виду, что проходка такой выработки иногда затруднена из-за наличия в завале крупных обломков и даже невозможна, если в завале находятся оборудование и остатки обрушившейся крепи.

При восстановлении однопутных тоннелей по профилю полной тоннельной выработки внутреннее очерта­ние временной крепи принимают совпадающим с наружным очерта­нием разрушенной тоннельной обделки или близким к этому профилю. В этом случае хотя и получается значительно больший объем работ и требуется постановка более мощной крепи, но создаются более благо­приятные условия для проведения восстановительных работ и возмож­ности их механизации, а следовательно, ускорения темпов работ. Кро­ме этого, раскрытие выработок на полный профиль позволяет на следу­ющем этапе восстановительных работ, т. е. при капитальном восста­новлении, ограничиться лишь возведением постоянной обделки, не прибегая к работам по расширению тоннельной выработки.

Временное восстановление двухпутных тоннелей обычно осуществ­ляется для однопутного движения с проходкой в зоне завала выработ­ки ограниченного профиля. Размещать однопутную выработку в этом случае выгоднее по оси двухпутного тоннеля, учитывая последующие работы при капитальном восстановлении разрушенного участка. При наличии в завале оборудования однопутную выработку целесообраз­нее проходить по оси того из путей, на котором таких помех меньше.

Капитальное восстановление без промежуточ­ных этапов работ производят в случаях, когда имеется все необходи­мое для его выполнения, а сроки и объемы работ мало отличаются от таковых для временного восстановления. Такое решение может быть целесообразным при относительно небольших разрушениях и в слу­чаях коротких завалов.

Глава X

ВРЕМЕННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТОННЕЛЕЙ