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:
26 мая, 2023
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