Что такое стена тоннеля

Тоннель

Тонне́ль (вар.: туннель, равноправные орфографические варианты [1] ) — горизонтальное или наклонное подземное сооружение, одно из измерений которого (длина) значительно превосходит по размерам два других (ширину и высоту).

Тоннель может быть пешеходным и/или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (деривационные тоннели гидроэлектростанций, канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства и т. п. Существуют также так называемые экологические тоннели. Они прокладываются под автомобильными или железными дорогами и служат для того, чтобы звери могли безопасно перемещаться.

Основная часть метро также проложена в виде тоннелей. Чтобы избежать пересечений, линии метро прокладывают на различной глубине (уровне).

Тоннели строят для преодоления природных препятствий (напр., тоннели под горами), для сокращения пути (тоннель через гору вместо дороги вокруг), для сокращения времени движения (тоннель вместо паромной переправы). Тоннели под водными преградами часто строят вместо мостов там, где мосты могли бы помешать проходу судов. Также тоннели строят во избежание пересечения разных транспортных потоков на одном уровне (подземные переходы, тоннели вместо железнодорожных переездов, тоннели как часть автомобильных развязок и тому подобное). В некоторых случаях проезды под пролётами мостов тоже называют тоннелями, что, однако, неправильно.

Содержание

История

Тоннель является одним из древнейших изобретений человечества, наряду с мостом. В Вавилоне, Египте, Греции и Риме подземные работы проводились задолго до новой эры — сначала при добыче полезных ископаемых, сооружении гробниц и храмов, а затем для водоснабжения и транспорта. Первые тоннели сооружались, как правило, в скальных породах, без закрепления последних. Для ведения проходческих работ использовались примитивные орудия.

В раннее Средневековье тоннели строились редко и, в основном, в военных целях. В позднее Средневековье началось активное строительство судоходных тоннелей, соединяющих водные пути сообщения. [2] В 1826—1830 в Великобритании на участке Ливерпуль — Манчестер был построен первый в мире железнодорожный тоннель. Изобретение пироксилина и динамита, а также успешное применение в горном деле бурильных машин обеспечили возможность сооружения больших альпийских тоннелей между Францией, Италией и Швейцарией, в том числе и знаменитого Симплонского тоннеля длиной около 20 км. Среди сооружённых в 1920-х — начале 1930-х гг. выделяются Большой Апеннинский двухпутный железнодорожный тоннель на линии Флоренция—Болонья (Италия) длина 18,5 км, а также Ровский судоходный тоннель на водной магистрали Марсель—Рона (Франция) длина свыше 7 км.

Первый в мире автомобильный тоннель был построен в 1927 году в США под рекой Гудзон. Он связал Кеннел-стрит на Манхэттене в Нью-Йорке с 12-й и 13-й улицами Джерси-сити. [3]

Первый железнодорожный тоннель в России построен в 1862 в городе Ковно (длина 1,28 км). После него было сооружено множество тоннелей на железных дорогах Урала, Кавказа и Крыма. Значительное развитие тоннелестроение получило в СССР в связи с интенсивным железнодорожным строительством, созданием сети ГЭС, сооружением метрополитенов и объектов городского подземного хозяйства. Первый автомобильный тоннель в СССР был сооружён в Москве на Кутузовском проспекте в 1959 году [4] . Первый пешеходный тоннель в Москве был построен под улицей Горького (ныне Тверской) на её пересечении с Бульварным кольцом (Пушкинская площадь) в 1938 году.

Основные элементы тоннеля

Для строительства тоннеля необходима выработка — искусственная пустота в земной коре. В устойчивых породах выработку обычно оставляют без закрепления, в неустойчивых — сооружают временную крепь, основными элементами которой являются рошпаны; а затем, обделку. Обделка является важнейшим элементом тоннеля, воспринимающая давление окружающих горных пород и обеспечивающая гидроизоляцию тоннеля. Участки тоннеля, находящиеся возле его выходов, называются порталами. Порталы придают архитектурный вид входам в тоннель на фоне окружающего ландшафта.

Для гидроизоляции тоннелей по технологии ново-австрийского метода (NATM) применяется геомембрана с сигнальным слоем.

Источник

Тоннель

Содержание

Тонне́ль (фр. tonnelle от фр. tonneau — «бочка»; вар.: туннель) — горизонтальное или наклонное подземное сооружение, имеющее два выхода на поверхность, сооружаемое с транспортными и иными целями.

Тоннель может быть пешеходным и/или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (деривационные тоннели гидроэлектростанций, канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства и т. п. Существуют также так называемые экологические тоннели. Они прокладываются под автомобильными или железными дорогами и служат для того, чтобы звери могли безопасно перемещаться.

Основная часть метро также проложена в виде тоннелей (название употребляется традиционно, несмотря на то, что линии метро в большинстве случаев не имеют выходов на поверхность). Чтобы избежать пересечений, линии метро прокладывают на различной глубине (уровне).

Тоннели строят для преодоления природных препятствий (напр., тоннели под горами), для сокращения пути (тоннель через гору вместо дороги вокруг), для сокращения времени движения (тоннель вместо паромной переправы). Тоннели под водными преградами часто строят вместо мостов там, где мосты могли бы помешать проходу судов. Также тоннели строят во избежание пересечения разных транспортных потоков на одном уровне (подземные переходы, тоннели вместо железнодорожных переездов, тоннели как часть автомобильных развязок и тому подобное). В некоторых случаях проезды под пролётами мостов тоже называют тоннелями, что, однако, неправильно.

История [ править ]

Тоннель является одним из древнейших изобретений человечества, наряду с мостом. В Вавилоне, Египте, Греции и Риме подземные работы проводились задолго до новой эры — сначала при добыче полезных ископаемых, сооружении гробниц и храмов, а затем для водоснабжения и транспорта. Первые тоннели сооружались, как правило, в скальных породах, без закрепления последних. Для ведения проходческих работ использовались примитивные орудия.

В раннее Средневековье тоннели строились редко и, в основном, в военных целях. В позднее Средневековье началось активное строительство судоходных тоннелей, соединяющих водные пути сообщения. [1] В 1826—1830 в Великобритании на участке Ливерпуль — Манчестер был построен первый в мире железнодорожный тоннель. Изобретение пироксилина и динамита, а также успешное применение в горном деле бурильных машин обеспечили возможность сооружения больших альпийских тоннелей между Францией, Италией и Швейцарией, в том числе и знаменитого Симплонского тоннеля длиной около 20 км. Среди сооружённых в 1920-х — начале 1930-х гг. выделяются Большой Апеннинский двухпутный железнодорожный тоннель на линии Флоренция—Болонья (Италия) длина 18,5 км, а также Ровский судоходный тоннель на водной магистрали Марсель—Рона (Франция) длина свыше 7 км.

Первый в мире автомобильный тоннель был построен в 1927 году в США под рекой Гудзон. Он связал Кеннел-стрит на Манхэттене в Нью-Йорке с 12-й и 13-й улицами Джерси-сити. [2]

Первый железнодорожный тоннель в России построен в 1862 в городе Ковно (длина 1,28 км). После него было сооружено множество тоннелей на железных дорогах Урала, Кавказа и Крыма. Значительное развитие тоннелестроение получило в СССР в связи с интенсивным железнодорожным строительством, созданием сети ГЭС, сооружением метрополитенов и объектов городского подземного хозяйства. Первый автомобильный тоннель в СССР был сооружён в Москве на Кутузовском проспекте в 1959 году [3] . Первый пешеходный тоннель в Москве был построен под улицей Горького (ныне Тверской) на её пересечении с Бульварным кольцом (Пушкинская площадь) в 1938 году.

Основные элементы тоннеля [ править ]

Для строительства тоннеля необходима выработка — искусственная пустота в земной коре. В устойчивых породах выработку обычно оставляют без закрепления, в неустойчивых — сооружают временную крепь, основными элементами которой являются рошпаны; а затем, обделку. Обделка является важнейшим элементом тоннеля, воспринимающая давление окружающих горных пород и обеспечивающая гидроизоляцию тоннеля. Участки тоннеля, находящиеся возле его выходов, называются порталами. Порталы придают архитектурный вид входам в тоннель на фоне окружающего ландшафта.

Источник

ТОННЕ́ЛЬ

В книжной версии

Том 32. Москва, 2016, стр. 282-283

Скопировать библиографическую ссылку:

• 
• 
• 
• 
• 

ТОННЕ́ЛЬ, тун­нель (англ. tunnel, от франц. tonnelle – круг­лый свод), про­тя­жён­ное под­зем­ное (под­вод­ное) со­ору­же­ние для про­пус­ка транс­порт­ных средств, пе­ше­хо­дов, во­ды, про­клад­ки инж. ком­му­ни­ка­ций и др. По на­зна­че­нию раз­ли­ча­ют транс­порт­ные Т. (см. Ав­то­до­рож­ный тон­нель, Же­лез­но­до­рож­ный тон­нель , Мет­ро­по­ли­ тен), пе­ше­ход­ные тон­не­ли , гид­ро­тех­ни­че­ские тун­не­ли , а так­же ком­му­наль­ные (в т. ч. ка­на­ли­за­ци­он­ные, ка­бель­ные, для те­п­ло- и га­зо­снаб­же­ния), гор­но­про­мыш­лен­ные (для уда­ле­ния по­ро­ды и ру­ды, вен­ти­ля­ци­он­ные, дре­наж­ные) и спе­ци­аль­ные (напр., обо­рон­но­го ха­рак­те­ра, для на­уч. ис­сле­до­ва­ний); по мес­ту рас­по­ло­же­ния – гор­ные тон­не­ли , под­вод­ные тон­не­ли и го­род­ские тон­не­ли . Т. на­ча­ли стро­ить в глу­бо­кой древ­но­сти для про­хо­да лю­дей, до­бы­чи по­лез­ных ис­ко­пае­мых и про­пус­ка во­ды. В 2180 до н. э. в Ва­ви­ло­не под р. Ев­фрат по­строи­ли пе­ше­ход­ный Т. дли­ной 920 м; в 6 в. до н. э. на о. Са­мос в Эгей­ском м. – гид­ро­тех­нич. Т. для во­до­снаб­же­ния дли­ной 1600 м. В сер. 19 в. на­ча­лось строи­тель­ст­во ж.-д., а в нач. 20 в. – ав­то­до­рож­ных Т.; пер­вый мет­ро­по­ли­тен со­ору­жён в Лон­до­не в 1863. К сер. 2010-х гг. в ми­ре про­ло­же­но Т. об­щей про­тя­жён­но­стью св. 1,5 млн. км (см. так­же табл.).

Источник

Строительство транспортных тоннелей

В начале 20-го века в связи с увеличением автомобильного, железнодорожного и прочих видов транспорта встал вопрос о снижении трафика и создании дополнительных транспортных развязок. В это время началось интенсивное строительство транспортных тоннелей: Московского, Петербурского, Нижегородского метрополитена и множества мелких наземных, подземных сооружений.

Технология строительства транспортных тоннелей

Тоннели – это наиболее сложный вид дорожного строительства. Для реализации проекта необходимы геологи, геодезисты, проектировщики, дорогостоящие машины и оборудование, квалифицированные рабочие.

Выбор способа строительства, глубины, длины зависит от климатических, топографических и геологических условий местности. Подземная дорога может пересекать любые труднопроходимые отрезки пути. Тоннели стоят сквозь непреодолимые препятствия рельефной местности, под водой, где мосты мешали бы судоходству, под городскими постройками (метрополитен), в скальных грунтах.

Строительство транспортных тоннелей производится открытым и закрытым способом. Иногда два способа комбинируются.

Открытый способ

Этот способ применяется для неглубокого залегания тоннеля на глубине 10-15 м. Он более дешевый и менее трудоемкий, чем закрытый способ. Технология предусматривает рытье котлована, укрепление стенок и обратную засыпку. Кроме основных работ по строительству также необходимо переносить существующие инженерные коммуникации, укреплять грунты над проходкой.

Существует несколько распространенных методов. В их число входит:

• Котлованный метод. Наименее трудоемкий способ, который обеспечивает самые благоприятные условия для затвердения бетона, укладки гидроизоляции. Согласно технологии на всю длину тоннеля откапывается котлован, по дну котлована шагом 1-2 м забиваются сваи. Стены котлована оставляют под углом естественного откоса без крепления (если позволяет местность) или укрепляют вертикально временной крепью. Стандартным способом возводится обделка, а затем вся конструкция засыпается грунтом. Возможна укладка готовых монолитных конструкций на всю длину тоннеля. Метод использовался в метростроении Берлина, поэтому иногда его называют «берлинским».
• Щитовой метод. При возведении тоннеля применяется передвижной щит с механизмами для разработки грунта и без. В последнем случае разработка ведется вручную, а оборудование выполняет функцию рабочих подмостей и двигающейся крепи. Механизм представляет собою чаще всего цилиндрический корпус, под защитой которого ведутся работы. Форма щита соответствует будущему поперечному сечению тоннеля.
• Траншейный метод. Он заключается в рытье проходки по частям. Для вертикальных стен используют метод «стена в грунте». Его суть заключается в том, что до начала работ по периметру будущего поземного сооружения выбуривают небольшие траншеи шириной 0,4-1 м, длиной до водоупора. Пустоты траншей заполняются раствором глины, что укрепляет стенки. В процессе возведения крепи глинистый раствор заменяется монолитным или сборными железобетонными конструкциями.

В случае сильно обводненных грунтов, трещиноватых скальных грунтов, песчано-глинистой почвы и прочих неустойчивых геологических условий применяются специальное укрепление грунтов. К числу укрепления относят: водопонижение, замораживание грунта, цементация скальных пород, химическое закрепление, метод сжатого воздуха, пр.

Закрытый способ

Закрытый способ более трудоемкий и опасный. При этом способе бурение производятся на глубине от 20м, при невозможности проведения работ открытым способом – на мелком залегании проходки 10-15м. Строительство ведется одновременно на нескольких отрезках будущей проходки, что ускоряет сдачу в эксплуатацию. Разработку грунта, обделку ведут краев от каждого ствола до встречи к соседним стволам, т.е. до сбойки отдельных участков.

Метод предусматривает создание выработки – искусственной пустоты в земле, укрепление стенок рошпанами (поперечиной, соединяющей рамы), гидроизоляционные работы. После прокладки тоннеля его внутренние стены обшивают чугуном, сталью или укрепляют железобетоном, бетоном.

Для ведения проходческих работ в зависимости от размера тоннеля, инженерных условий используются различные методы:

• Щитовой метод. Согласно технологии используется передвижной щит механизированного или немеханизированного типа выемки грунта. Не механизированный метод менее продуктивен и используется в тоннелях длиной до 1-1,5 км.

В процессе обустройства подземного сооружения производится механическая выемка грунта, разработанный грунт попадает на ротор с резцами, потом на конвейер и транспортируется на вагонетки. Скорость механизированной проходки составляет до 1200 м за месяц. В агрессивных и неустойчивых средах используются щиты с активным пригрузом. Во время работы укрепляется тоннельная обделка. Она может быть выполнена с помощью подачи бетона, сжатого воздуха, уплотнения грунта. Активный пригруз создается в призабойной зоне.

Справка. Первый проходческий щит был спроектирован в 1825 г. при сооружении метрополитена под Темзой. Его создал Марк Брюнель, когда наблюдал за корабельным червем. Изобретатель заметил, что голова червя была покрыта панцирем. С помощью зазубренной челюсти он буравил дерево. Углубляясь, червь оставлял за собой на стенках хода защитный слой извести.

• Метод сплошного забоя. Разработка грунта производится сразу на полное сечение проходки, по стенам крепится деревометаллическое крепление для временной защиты на время обустройства тоннельной обделки.
• Горный метод, основанный на последовательной выемке грунта частями с установкой крепежей из дерева. Под защитой крепежа также обустраивается обделка тоннеля.

В зависимости от существующей грунтовой породы выбирают ту или иную технологию.

Методы строительства транспортных тоннелей для устойчивых скальных и среднекрепких грунтов:

• Горный метод с использованием буровзрывной техники. Забой бурится шпурами с взрывчатым веществом. После взрыва разрушенная порода транспортируется на поверхность. Устраивается временная крепь, поверх которой наносится слой из стальной арки и железобетонная или бетонная обделка.
• Комбайновый метод. Он отличается способом разработки грунта. Выемка производится частично специальными комбайнами с различными типами ножей для дробления.
• Новоавстрийский метод. Наиболее экономичный и распространенный метод, отличающийся низкой материалоемкостью. Он широко применим для городских тоннелей местного заложения. После создания проходки идет работа с образованием временной крепи на прилегающей грунтовой массе: укрепление анкерами в шахматном порядке, армирование. Основную нагрузку принимает на себя грунтовый массив. При этом постоянную обделку (нанесение внутреннего слоя бетона набрызгом толщ 10-35 см, и нанесение наружного слоя бетона толщ. 5-15 см) можно начинать на значительном удалении от забоя после того, как исчерпала себя временная крепь. Бетонные работы организовываются сразу по всей площади сечения тоннеля.

В слабых обводненных, агрессивных средах применим:

• Щитовой метод с использованием пригруза в зоне забоя.
• Применение сжатого воздуха, замораживание, обетонирование грунтов, откачивание подземных вод в районе проходки.

Для неустойчивых, подверженных пучению, сильнотрещиноватых грунтов используется:

• Щитовой способ с использованием механизированной выгрузки грунта.
• Новоавстрийский метод с использованием податливого свода.

В горах наиболее распространен горный метод с применением буровзрыных работ, проходческих машин в щитах. Под водой используют опускные или щитовые секции. В черте города наиболее приемлемый открытый способ. В нестандартных условиях применяют способ продавливания проходки, закрепление химическими реагентами или водопонижение, замораживание грунтов.

Обделки автотранспортных тоннелей выполняют из металла (чугун, сталь) или монолита (железобетон, бетон). Сводчатые очертания – чаще всего из набрызг-бетона или бетонирования в опалубках. Круговые обделки стыкуют из отдельных металлических или железобетонных элементов ребристого или сплошного сечения. Прямоугольные обделки обустраивают в виде рамных конструкций из сборного или монолитного железобетона. Для наземных тоннелей в месте начальных и конечных порталов обустраивают ограждающие и несущие подпорные стены, архитектурно оформляют их. Подводные автодорожные и городские тоннели в большинстве случае проектируют в виде рампоконструкций переменной высоты.

Характеристика транспортных тоннелей

Основные технические характеристики транспортных тоннелей:

• размер продольного профиля, протяженность;
• количество полос движения (2,3, 4, 7, 6, 8);
• угол уклона (от 3 до 40‰, крайне редко до 60‰);
• форма поперечного сечения проходки (круговое, сводчатое, прямоугольное);
• траектория движения на участке (прямая, криволинейная с минимальным радиусом кривизны 250-400м);
• глубина залегания (неглубокая до 10м, глубокая свыше 10-12м).

Размер и форма выбирается согласно ГОСТ 24451-80 с учетом используемых механизмов, размещения эксплуатационных устройств, приближения строений.

Инженерные системы в тоннелях

Каждый тоннель для бесперебойной и безопасной работы проектируется с инженерными системами. Это:

• приточная и вытяжная вентиляции, дымоудаление;
• газоанализатор;
• электроосвещение; управление электроосвещением;
• пожарная защита;
• дренажная насосная станция для водоудаления;
• противогололедная система;
• система безопасности и управления дорожным движением;
• обмен данными через оптоволоконный кабель от контроллера до диспетчерского пункта.

Современные системы проектируются автоматизированными. Они могут управляться дистанционно и ручными методами.

Кроме того, по правилам техники безопасности в стенах тоннелей строятся ниши под оборудование пожарной защиты, сигнализации, электрощитовые, через каждые 100 м делают эвакуационные выходы.

Справка. Воздухообмен тоннелей достигает несколько тысяч м3 за секунду. Например, в автотоннеле Сен-Готард приток воздуха 2150 м3/сек, что приравнивается к пересечению тоннеля 1850 машин за час.

Самые длинные и глубокие тоннели

Самым длинным туннелем в мире считается Делавэрский акведук, который расположен в штате Нью-Йорк США и построен в 1945 г. Его длина составляет 137 000 м. Это основной водопроводный тоннель штата, который пробурен через скальные породы.

Готардский тоннель, Швейцария (57 091 м) – самый длинный автотранспортный тоннель в мире. С северного конца он выходит возле деревушки Эрстфельд, а южный выход расположен возле поселка Бодио. Благодаря новой транспортной ветке время пребывания в пути от Цюриха до Милана сократилось на 1 час. Он представляет собой 2 параллельные линии для двухстороннего движения, соединенные галереями. Открыт в 2016 г.

Самый длинный метрополитен в мире Гуанчжоу, построенный в Китае в 2010г. Его протяженность – 60 400 м.

В России самая протяженная подземная дорога – это Московский метрополитен. Его длина составляет 37800 м. Он считался самым длинным метро в мире с 1978 по 1984 г., с 1990 по 1995 г..

Эйксуннский автодорожный тоннель считается самым глубоким в мире. Он проходит по дну Стурь-фьорда в норвежской провинции Мёре-ог-Румсдал, соединяет города Эйксунн и Рьянес Тоннель уходит в глубину на 287 м.

Источник