Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование тоннелей Минимаркер Определение оптимального высотного положения тоннеля и мест размещения порталов

Определение оптимального высотного положения тоннеля и мест размещения порталов

Страница 3 из 3

В общем случае преодоление высотного препятствия дорогой может достигаться различными по эффективности проектными решениями (рис. 1).

Первый вариант представляет базисный тоннель большой длины, расположенный на уровне Н1, с относительно малой протяженностью подходов. Благодаря удобному расположению трассы АВ (обычно прямая в плане и минимальные уклоны в профиле) этим вариантом обеспечиваются облегченные условия эксплуатации и, следовательно, низкие эксплуатационные расходы за счет высокой стоимости строительства (K1) тоннеля.

Вторым вариантом предполагается пересечь горный массив открытой перевальной выемкой на отметке Н4 посредством искусственного развития линии с кривыми вставками и максимальными допустимыми уклонами. В большинстве случаев стоимость строительства К2 объекта будет ниже по сравнению с первым, но протяженность подходов А8 может превзойти в несколько раз кратчайшее расстояние между пунктами А и В и вызвать весьма высокие эксплуатационные расходы из-за необходимости резкого снижения весовой нормы поездов и скорости движения.

Очевидно, всегда могут быть и другие решения тоннельного пересечения с промежуточным высотным положением, например, на уровнях Н2 и Н3.

Варианты высотного расположения трассы

Рис. 1 – Варианты высотного расположения трассы: 1 – с базисным тоннелем; 2 – с промежуточным; 3 – с вершинным; 4 – с открытой выемкой; 5, 6 и 7 – подходы к тоннелям; 8 – подходы к выемке

Варьируя длиной тоннеля с учетом протяженности подходов и сравнивая между собой варианты проектных решений по методике, изложенной в предыдущей лекции, в каждом конкретном случае можно выявить оптимальную высоту Но расположения тоннеля, при которой наибольшая эффективность варианта характеризуется минимальной суммой приведенных строительных и эксплуатационных расходов.

Оптимальная высота расположения железнодорожных и автодорожных тоннелей не совпадает из-за различных норм допускаемых продольных уклонов. Основным критерием первых обычно служит заданная пропускная способность горного участка, диктующая возведение тоннелей на более низких отметках, что достигается за счет увеличения капиталовложений. Автодорожные тоннели располагаются, как правило, на более высоком уровне ввиду меньшего влияния уклонов на провозную способность транспорта. Поэтому они отличаются большей экономичностью по капитальным вложениям.

Топографические условия горных районов характеризуются большим разнообразием высотных препятствий, к преодолению каждого их которых необходим индивидуальный творческий подход и привлечение данных практики изысканий и проектирования тоннелей.

Особую группу представляют мысовые и косогорные тоннели, возводимые вместо открытой линии, проходящей в полувыемках с неустойчивыми откосами. Высотное положение таких тоннелей обычно определяется продольным профилем открытой трассы.

Петлевые и спиральные тоннели, применяемые при искусственном развитии линии, в основном возводятся на подходах к главному перевальному тоннелю для сокращения длины последнего. Высота их расположения диктуется условиями рельефа.

Сооружение горных тоннелей связано с необходимостью разработки подходных припортальных выемок, глубина и протяженность которых обусловлены конфигурацией массива и его геологическим строением.

Подходная выемка не является элементом тоннеля, но составляет одну из ответственных частей тоннельного пересечения в целом, так как от ее глубины и заложения лобового откоса зависят прочность и устойчивость портала и связанного с ним припортального звена обделки. Кроме того, ее глубина Hв оказывает непосредственное влияние на установление окончательной длины тоннеля L (рис. 2).

Схема зависимости длины тоннеля от глубины подходной выемки

Рис. 2 – Схема зависимости длины тоннеля от глубины подходной выемки: 1 – тоннель; 2 – подходная выемка

В основу методики определения наивыгоднейшей глубины подходной выемки при проектировании, прежде всего, закладывается экономический признак, предусматривающий равенство стоимостей 1 м выемки и 1 м тоннеля. На первый взгляд, такая экономическая зависимость представляется достаточно убедительной. Однако при ее использовании часто получаются противоречивые результаты.

По существующим формулам рациональная глубина предпортальной выемки Hв получает большее значение для мягких пород и меньшее – для скальных из-за высокой стоимости разработки крепких пород по сравнению со слабыми.

По данным строительной практики, наоборот, скальные породы по условиям устойчивости откосов допускают разработку более глубоких выемок, чем слабые, что естественно и сомнений не вызывает. По-видимому, упомянутый экономический принцип недостаточно правомерен для решения поставленной задачи, так как не согласуется с опытом практики.

Опыт строительства горных тоннелей линии Абакан–Тайшет также свидетельствует о том, что в слабых породах принятая глубина предпортальных выемок примерно в 1,5–2 раза меньше, чем в скальных. Аналогичное положение наблюдается на большинстве других объектов как в нашей стране, так и за рубежом.

При проектировании этих тоннелей за доминирующий признак определения рациональной глубины предпортальных выемок принимались не экономические показатели, а инженерно-геологические и гидрогеологические условия, что следует считать вполне обоснованным.

Обводнение выемок, расположенных в слабых породах, отрицательно сказывается на устойчивости их откосов и поэтому повышенное значение глубины выемки может быть достигнуто только за счет оградительных и укрепительных мероприятий (подпорные стены, одерновка, мощение, плиты и прочее), выбор которых определяется экономическими соображениями.

Особой сложностью при эксплуатации отличаются обводненные выемки с уклоном, направленным в сторону тоннеля, когда необходимо защитить последний от доступа грунтовых и поверхностных вод. В таких случаях необходим специальный проект с детализацией производства работ по разработке выемки и сооружению водоотводных устройств (лотков, штолен, дренажей, колодцев).


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика