Тоннели БАМа. Основные технические параметры проекта
Трасса Байкало-Амурской магистрали, протянувшаяся на тысячи километров от Усть-Кута (Иркутская область) до Комсомольска-на Амуре (Хабаровский край), проходит в очень сложных условиях,пересекая водные преграды и горные хребты.
Наряду с множеством других искусственных сооружений на магистрали было построено три тоннеля: Байкальский, Северо-Муйский и Кодарский, а также реконструирован тоннель на трассе Дуссе – Алинский.
Проектирование двух наиболее протяженных тоннелей – Байкальского и Северо-Муйского, — было поручено коллективу «Ленметропроекта» (ныне ОАО «Ленметрогипротранс»). Совместно с московским «Метрогипротрансом» специалисты составили технико-экономическое обоснование (ТЭО) вариантов строительства Байкальского, Северо-Муйского и Кодарского тоннелей в двухпутном и раздельном однопутном исчислении.
Анализ технико-экономических данных показал, что с учетом всего комплекса условий сооружения и эксплуатации тоннелей – инженерной геологии, гидрогеологии, климата, транспортной и энергетической обеспеченности, сроков строительства, протяженности и других – целесообразней построить тоннели в раздельном однопутном исполнении. Этот вариант и был утвержден.
В соответствии с принятым решением «Ленметропроект» разработал технические проекты на строительство тоннелей в раздельном однопутном исполнении под электротягу.
Байкальский тоннель протяженностью 6,7 км расположен на участке Усть-Кут – Нижнеангарск. Тоннель односкатный с подъемом на восток при максимальном уклоне 13,5% проходит под самым низким, Даванским перевалом Байкальского хребта и пересекает границу Иркутской области и Бурятской АССР. Северо-Муйский тоннель длиной 15,3 км, расположенный на участке Нижнеангарск – Чара, пересекает центральную часть одноименного хребта. Тоннель двухскатный.
Оба тоннеля относятся к разряду перевальных. В горной местности пересечение хребтов осуществляют с помощью перевальных тоннелей. Тоннели могут быть расположены в вершинной части перевала (вершинные) или в подошвенной части (базисные).
Районы строительства располагались в горной труднодоступной местности со сложным рельефом, суровым континентальным климатом, холодной продолжительной зимой и коротким относительно жарким летом. Расчетная температура минус 40 градусов Цельсия. Сейсмичность – 8-9 баллов. Отсутствие устойчивых круглогодичных транспортных связей и источников электроэнергии вызывали серьезные трудности, особенно в подготовительный период.
Полнота инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий на Байкальском и Северо-Муйском тоннелях различна. Для Байкальского тоннеля эти условия охарактеризованы по материалам данных 13 буровых скважин; для Северо-Муйского тоннеля – по материалам съемки в масштабе 1:10000, геофизических измерений и образцов 27 буровых скважин.
На Байкальском тоннеле буровые скважины распределены относительно равномерно по всей длине, на Северо-Муйском – из-за очень тяжелых условий местности скважины сосредоточены , в основном, на припортальных участках на протяжении менее 6 км. Средняя часть тоннеля протяженностью около 6 км не исследована даже геофизическими методами.
По результатам инженерных изысканий инженерно-геологических и гидрогеологических условия строительства обоих тоннелей относятся к сложным.
Байкальский хребет по трассе тоннеля осложнен многочисленными тектоническими зонами разломов и надвигов (мощностью от нескольких до 100 метров и более) из раздробленных и перетертых пород. Граниты изменяются от слаботрещиноватых до сильнотрещиноватых и раздробленных до дресвы и щебня. Коэффициент крепости по Протодьяконову от 2 до 10.
Шкала коэффициента крепости горной породы, основывающаяся на измерении трудоемкости разрушения горных пород, была разработана в начале XX века М. М. Протодьяконовым.
Один из методов определения коэффициента — испытание прочности породы на сжатие в кг/кв. см. Значение коэффициента определяется как 1/100 временного сопротивления на сжатие. Обводненность массива, особенно на участках тектонических зон, значительная (до 200 куб. м/час на забой); имеются зоны напорных (от 5 до 20 атм) вод. Температура подземных вод и пород в тоннеле находится в пределах 8-10 градусов выше нуля.
Гранитный массив по трассе Северо-Муйского тоннеля сильно дислоцирован тектоническими процессами с образованием многочисленных разноориентированных зон разломов, породы в которых раздроблены до состояния песка и щебня.
Портал — конструкция входной части тоннеля, обеспечивающая ее устойчивость, водоотвод и архитектурное оформление.
Припортальные участки тоннеля осложнены неустойчивыми рыхлыми четвертичными отложениями с большим притоком воды. Недалеко от западного портала тоннель встречает древнюю долину, заполненную неустойчивыми рыхлыми аллювиальными отложениями.
Коэффициент крепости пород по Протодьяконову от 1,5 -2 до 10. Обводненность массива – значительная, при наличии напорных (до 25 – 30 атм) вод. Ожидаемые водопритоки на забой: до 150 куб. м/час на припортальных участках и до 500-700 куб км/ч в тектонических зонах. На восточном участке тоннеля обнаружены терминальные воды с температурой 60-70 градусов Цельсия. Температура в горном массиве может изменяться в широких пределах от 7-10 до 25-50 выше нуля.
Расстояние между осями раздельных однопутных тоннелей принято, исходя из более рационального устройства подходов и из условий сейсмики.
Между тоннелями на всю длину предусмотрена штольня для опережающей разведки с целью уточнения инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительства, в соответствии с которыми назначаются типы обделок сооружений и способы производства работ. Штольня позволяет открыть дополнительные забои в тоннелях и служит для транспортирования породы, материалов, механизмов и пропуска различных коммуникаций.
Кроме того, она является дренажной – принимает и отводит грунтовые воды, поступающие в забои. С помощью скважин, пробуриваемых по ее контору, снижается гидростатическое давление в массиве, окружающем тоннели. На участках слабых пород из штольни производится укрепление с помощью цементации. В период эксплуатации штольня используется в качестве служебного тоннеля.
Штольня — горизонтальная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на дневную поверхность.
Проходка штольни (в связи с возможностью встречи слабых грунтов с высоконапорными водами) производилась с опережающим разведочным бурением горизонтальных скважин глубиной 70 метров через превентивные устройства.
Конструктивные решения обделок основных тоннелей и технологических выработок, а также способы производства работ аналогичны для Байкальского и Северо-Муйского тоннелей.
Обделка — конструкция, возводимая в подземных сооружениях для сохранения их размеров и формы, защиты от обрушений и смещений горных пород, а также от проникновения подземных вод.
Типы обделок основных тоннелей запроектированы в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Внутреннее их сочетание назначено в соответствии с габаритом приближения строений «С» по ГОСТ 9238-73 с учетом расположения двух боковых утепленных дренажных лотков.
По несущей способности проектом предусмотрено четыре типа обделок. Обделка типа I –чугунная, наружным диаметром 9,5 метра была запроектирована на участках тоннелей, находящихся в наиболее неблагоприятных геологических, гидрогеологических и сейсмических условиях. Такая же обделка — на обоих портальных участках Северо-Муйского тоннеля.
Дополнительные статьи
Выберите интересующую статью:
6 декабря, 2024
5 декабря, 2024
Поздравляем с Международным Днем тоннельщика!
4 декабря, 2024
Для электродепо «Столбово» создадут информационную модель
3 декабря, 2024
Мартин Херренкнехт получил награду DVWG
2 декабря, 2024
Как развивается метростроение в Санкт-Петербурге?
29 ноября, 2024
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