Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Способ опускных тоннельных секций

Способ опускных тоннельных секций

Страница 4 из 4

Среди способов сооружения подводных тоннелей наибольшее распространение в настоящее время получил способ опускных готовых секций, который основан на погружении предварительно изготовленных конструкций тоннеля на заранее приготовленное грунтовое основание с последующим пригрузом для предотвращения их всплывания. По сравнению со щитовым способом способ опускных секций обеспечивает сокращение сроков и стоимости строительства. Все работы в этом случае осуществляются поточно.

Этот способ применяется в основном тогда, когда имеется достаточная глубина воды (от 6 до 40 м), необходимая для транспортировки секций на плаву, и грунты, обеспечивающие устойчивость откосов и дна подводной выемки (траншеи).

Изготовление тоннельных секций длиной до 100–150 м и водоизмещением до 50 тыс. м3 выполняется на стапелях, в доках или в специально сооруженных котлованах (рис. 4.12). Размеры и форма (круговая, многоугольная, прямоугольная) тоннельных секций устанавливаются с учетом назначения сооружения, способа производства работ, инженерно-геологических условий и других факторов.

Общий вид стапеля (а) и сухого дока (б), где изготавливаются опускные тоннельные секции

Рис. 4.12 – Общий вид стапеля (а) и сухого дока (б), где изготавливаются опускные тоннельные секции: 1 – тоннельная секция; 2 – фланец для стыковки секций; 3 – водонепроницаемые перегородки из сварных листов

Секции кругового сечения представляют собой железобетонные цилиндры с наружной гидроизоляцией, которые чаще всего изготавливаются на стапелях судоверфей. Круговая форма сечения в наибольшей степени соответствует оптимальной расчетной схеме, но обладает излишками высоты сечения, что приводит к увеличению объема подводных земляных работ.

Секции многоугольного сечения выполняются из внутренней круговой железобетонной обделки с внешним стальным многоугольным кожухом и бетонным заполнением между ними. Такие секции обладают повышенной плавучестью и их целесообразно использовать либо в случае транспортировки на большие расстояния (так, при сооружении двух подводных автодорожных тоннелей в США через Чесапикский залив тоннельные секции многоугольного сечения транспортировалась по Атлантическому океану на расстояние свыше 2,5 тыс. км) или при погружении секций на мелководье. Внешний остов многоугольных секций изготавливается на береговом стапеле, а бетонирование производится после спуска секций на воду, а также в процессе их погружения и установки на дно выемки.

Сооружение тоннельных секций прямоугольного сечения производится обычно в сухих доках, представляющих собой котлованы или площадки больших размеров на берегу водотока, огражденные насыпными дамбами. Высота дамбы должна быть такой, чтобы после затопления дока водой секция находилась бы на плаву с минимальной осадкой. Средствами комплексной механизации (портальные или башенные краны, бетоноукладчики и т. д.) в доке изготавливаются конструкции всех секций. Для обеспечения полной водонепроницаемости секции выполняются с наружной и внутренней гидроизоляцией. Готовые секции с торцов перекрываются временными водонепроницаемыми перегородками. После заполнения дока водой секции всплывают и после проверки их на герметичность и плавучесть транспортируются с помошью буксиров к месту их погружения. Обычно секции рассчитывают так, чтобы они имели положительную плавучесть около 2–3% полного их веса. В случае отрицательной плавучести секции транспортируют по воде на понтонах.

Возможно для изготовления секций использование и доков-шлюзов. При строительстве подводного Канонерского тоннеля под Морским каналом в Ленинграде все секции (5×75) изготавливались в доке-шлюзе. После затопления дока секции выводили в шлюз, откуда, понижая постепенно уровень воды, их поочередно выводили в канал к месту погружения (рис. 4.13).

Схема изготовления опускных тоннельных секций в доке-шлюзе

Рис. 4.13 – Схема изготовления опускных тоннельных секций в доке-шлюзе: 1 – ограждающие дамбы; 2 – док; 3 – тоннельные секции; 4 – уровень воды при затоплении дока; 5 – перемычка; 6 – шлюз; 7 – уровень воды в шлюзе при выводе секций; 8 – протока для вывода секций в русло: 9 – русло водотока

Подготовка основания для установки опускных секций заключается в расчистке и выравнивании дна подводной траншеи, размеры которой определяются габаритами тоннельных секций. При этом ширина траншеи принимается на 2–3 м больше ширины секции, а уровень дна траншеи должен быть на 0,5–0,6 м ниже подошвы тоннеля. Разработка грунта производится многочерпаковыми и скреперными установками при глубине траншеи до 10–12 м или при большей глубине с помощью плавучих земснарядов, гидромониторных установок и землечерпалок. При наличии в основании скальных грунтов траншею сооружают с помощью буровзрывного способа. В этом случае дно траншеи выравнивается слоем бетона (М150–М200), который укладывается по способу ВПТ (вертикально-перемещающейся трубы). Когда дно водотока представлено песчаными или глинистыми грунтами, выравнивающую подготовку толщиной 0,5–0,6 м выполняют из песка, гравия или щебня. Разравнивание сыпучих материалов производится скреперами, шаблонами или специальными подводными бульдозерами. В случае слабых грунтов возможно применение свайных фундаментов, рамно-свайных опор, а также ростверков на сваях. Контроль за работами по подготовке основания осуществляют водолазы.

При установке прямоугольных тоннельных секций подготовку основания часто осуществляют с помощью передвижной каретки, на которой размещается необходимое оборудование для нагнетания сжатым воздухом песка под дно секции с одновременным отсосом воды (рис. 4.14). Это позволяет создать плотное песчаное основание толщиной до 1 м.

Схема намыва песчаной смеси под днище опускной секции с применением подвижной каретки

Рис. 4.14 – Схема намыва песчаной смеси под днище опускной секции с применением подвижной каретки: 1 – опускная тоннельная секция; 2 – трубопровод; 3 – баржа с песком; 4 – направляющая подвижная каретка; 5 – основание из песка

Погружение секции осуществляется путем заполнения их водой или загружения балласта (камень, песок, бетон) с использованием плавучих кранов, снабженных лебедками и полиспастами (рис. 4.15). Перед опусканием тоннельные секции снабжаются визирными мачтами для контроля их установки и специальными шахтами для спуска и подъема людей, а также подачи необходимых материалов.

Схема опускания тоннельных секций

Рис. 4.15 – Схема опускания тоннельных секций: 1 – торцовая диафрагма; 2 – портальная рама; 3 – шахта; 4 – балластные емкости; 5 – тоннельная секция; 6 – полиспасты; 7 – опорная часть; 8 – лебедки

В зависимости от имеющегося грузоподъемного оборудования и местных гидрогеологических условий для опускания секций возможно использовать и другие специальные устройства: фермоподъемники, плавучие платформы-понтоны и катамараны, состоящие из двух соединенных между собой барж.

Погружение тоннельных секций необходимо производить с учетом скорости течения воды, в связи с чем приходится выполнять их анкеровку и оттяжку с помощью тросов и захватов. Контроль за правильностью установки секций в проектное положение в настоящее время осуществляется с использованием подводных телевизионных установок, эхолотов и лазерных приборов. Корректировку установленных на основание секций производят горизонтальными и вертикальными гидравлическими домкратами.

Стыкование секций является наиболее ответственной и технически сложной операцией, которая требует обеспечения полной водонепроницаемости, надежности и долговечности стыкового соединения массивных тоннельных конструкций.

Существуют разнообразные конструкции стыков. Так, секции кругового сечения соединяются между собой с помощью домкратов. При стягивании двух секций происходит обжатие резиновых уплотнителей по периметру стыка. После этого на торцевые диафрагмы устанавливаются фасонные хомуты и бетонируется стык. Внутренние стальные оболочки свариваются между собой, что обеспечивает плотность стыка. Стыковка прямоугольных железобетонных секций производится в такой последовательности (рис. 4.16). Домкратными устройствами вновь опущенная секция подтягивается к уже установленной и закрепленной секции. Учитывая, что домкраты способны развивать усилие около 1500–2000 кН (150–200 тс), торцы обеих секций плотно прижимаются друг к другу. После этого из межсекционного пространства, ограниченного торцовыми перегородками 6, откачивают воду. Под действием гидростатического давления происходит дополнительное уплотнение резиновых прокладок (3). С помощью накидного крюка (4) фиксируется проектное положение секций. Затем соединяются гидроизоляционные оболочки обеих секций, свариваются выпуски арматуры (7) и стык омоноличивается.

Схема стыковки тоннельных секций с уплотнителем

Рис. 4.16 – Схема стыковки тоннельных секций с уплотнителем: 1 – гидроизоляция; 2 – стальная обшивка; 3 – герметизирующая прокладка; 4 – сцепной крюк на гидравлическом домкрате; 5 – балки-опоры перегородок; 6 – временные перегородки; 7 – выпуск арматуры

После установки и стыковки всех секций выполняется обратная засыпка тоннеля крупнозернистым песком или камнем слоем толщиной 1,5–3 м. Такая засыпка позволяет закрепить тоннельные секции в проектном положении, предотвращает их всплытие и предохраняет конструкции от повреждения.

В настоящее время опускные тоннельные секции являются одними из наиболее крупных сборных конструкций, применяемых в строительстве. Учитывая, что при их изготовлении и выполнении строительно-монтажных работ применяются высокопроизводительные и эффективные средства механизации, такой способ экономичен, отличается сравнительно небольшой трудоемкостью и применяется при строительстве большого количества подводных тоннелей в различных странах мира.


© 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