Аварийные ситуации при строительстве и эксплуатации тоннелей
Хотя тоннели являются капитальными сооружениями, рассчитанными на длительный срок эксплуатации, составляющий не менее 100–150 лет, в силу многих причин они подвержены различным повреждениям.
Возникают аварийные ситуации – внезапное общее или частичное повреждение горных выработок, оборудования, сопровождающееся нарушением производственных процессов, а зачастую травмами разной степени тяжести. Тоннели – это зона повышенного риска для людей, находящихся под землей, в узком замкнутом пространстве.
Статистические данные свидетельствуют, что в течение первых 5‑10 лет эксплуатации тоннелей серьезных повреждений конструкции не возникает. Дефекты в результате неудачного проектирования и ошибок при строительстве обычно проявляются после 50–70 лет эксплуатации.
Из-за сложности прогнозирования стихийных явлений (землетрясений, наводнений, схода снежных лавин, оползней и т. п.) аварии возможны в любое время.
Основными причинами аварий являются:
- ошибки при проектировании, строительстве и эксплуатации тоннелей, обусловленные низкой квалификацией или небрежностью исполнителей;
- грубые нарушения правил техники безопасности и несоблюдение действующих нормативных документов;
- недостаточная изученность свойств горного массива, в котором осуществляется строительство тоннеля;
- нарушение графиков профилактических осмотров и ремонта сооружений;
- нарушение технологии производства работ и режима эксплуатации тоннеля;
- недостаточный учет природных и техногенных факторов.
При строительстве тоннелей аварийные ситуации чаще всего возникают вследствие:
- образования вывала породы в забое и кровле выработки;
- разрушения или чрезмерно больших деформаций крепи или обделки;
- внезапного прорыва воды или «плывуна»;
- загазованности воздуха;
- пожара;
- выхода из строя оборудования и коммуникаций.
Аварийные ситуации при эксплуатации чаще всего возникают при:
- обрушении припортальных выемок и порталов;
- изменении режима работы дренажных сооружений (обледенении);
- разрушении проезжей части или верхнего строения пути, которое может привести к нарушению движения транспорта по тоннелю.
Авария в китайском метро. Источник: chinafile.com
Авария на участке Кировско-Выборгской линии Санкт-Петербургского метрополитена между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества»
Перегонные тоннели метрополитена на этом участке пересекали древний размыв протерозойских глин глубиной до 120 м, заполненный водонасыщенным мелкозернистым песком («плывун») при гидростатическом давлении воды до 8 атмосфер.
Для проходки тоннелей через размыв применялся сначала рассольный способ сплошного замораживание грунта (~500 тыс. м3), а затем, после ликвидации прорыва «плывуна» в 1974 году, замораживание с применением жидкого азота (–196 °С). На этом участке в целях сокращения буровых работ и объема замораживания тоннели располагались один над другим с многослойной жесткой обделкой с пятикратным запасом прочности.
В декабре 1975 году участок был сдан в эксплуатацию, однако через 20 лет (в 1995 году), в связи с резким увеличением водопритоков (до 700 м3/сутки) в тоннеле и ростом осадок земной поверхности, решили затопить водой сначала верхний, а затем нижний тоннель с целью консервации. После был разработан и осуществлен вариант проходки трассы тоннелей в обход затопленного участка с применением механизированного щита с активным пригрузом забоя. Новый участок успешно эксплуатируется в настоящее время.
Новый тоннель на участке «Лесная» и «Площадь Мужества» в Санкт-Петербурге
Анализ аварий в длительно эксплуатирующихся перегонных тоннелях позволил установить, что их причинами стали:
- отсутствие современной методики определения качества замороженного грунта большого объема;
- неучтенное неодновременное оттаивание участков замороженного массива, приведшее к деформациям тоннельных обделок, лежащих на грунтовом основании разной плотности;
- неучет длительного воздействия динамических нагрузок подвижного состава;
- невозможность усиления обделки из-за ограничения внутреннего сечения тоннелей.
Авария при строительстве Северомуйского железнодорожного тоннеля
По трассе БАМ расположены пять перевальных однопутных тоннелей разной длины. Наиболее протяженный Северомуйский (15,3 км) сооружался с 1977 по 2000 годы в очень сложных инженерно-геологических, климатических и топографических условиях, с преодолением большого числа зон тектонических разломов (более 800 м) и притоком воды до 1000 м3/ч с напором до 30 атмосфер.
На 3 года была задержана проходка тоннеля западного портала из-за прорыва большого объема (более 5 тысяч м3) водогрунтовой массы при пересечении Ангаро-Канского размыва. В апреле 1999 года на западном участке тоннеля произошел вывал грунта объемом 6,5 тысяч м3 с образованием воронки на дневной поверхности. Под завалами оказались участки тоннеля с обделкой из чугунных тюбингов, опережающая вспомогательная штольня с обделкой из железобетонных блоков, завалило большое количество строительной техники. Были нарушены системы вентиляции, электроснабжения, воздухопровода.
Строительство Северомуйского тоннеля. Источник: bamts.ru
Причины аварии:
- внезапный прорыв подземных вод с гидростатическим давлением до 28 атмосфер, потеря устойчивости забоя, связанная с сейсмическим воздействием (активность до 5 баллов);
- слабая изученность инженерно-геологических условий по трассе тоннеля;
- недостаточный контроль за поведением окружающего породного массива.
Наблюдение за поведением грунтового массива и техническим состоянием конструкций тоннеля, своевременное проведение мероприятий по текущему и капитальному ремонту позволяют избежать аварийных ситуаций и обеспечивают безопасную и бесперебойную эксплуатацию тоннелей.
Дополнительные статьи
Выберите интересующую статью:
Строители и чиновники встретятся за круглым столом
15 февраля, 2019
Международный форум AlumForum 2019
15 февраля, 2019
Во Флоренции открылась вторая линия скоростного трамвая
13 февраля, 2019
Определено место для новых станций Петербургского метро
12 февраля, 2019
Анталия развивает сеть легкорельсового транспорта
8 февраля, 2019
Петербургские строители соберутся на весенней конференции
7 февраля, 2019
Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети
Комментарии (0)
Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен с политикой конфиденциальности
и согласен на обработку персональных данных. Подробнее