Файл: Лебедев, Н. Н. Курс инженерной геодезии. Геодезические работы при проектировании и строительстве городов и тоннелей учебник.pdf

Тоннели метрополитена сооружают обычно посредством верти­ кальных стволов. Учитывая удобство дальнейшей эксплуатации тоннелей, стволы обычно проектируют смещенными на 20—50 м от трассы тоннеля. Так как в условиях густой городской застройки трудно выбрать место для строительной площадки, то нередко стволы смещают от трассы на расстояние более 50 м.

Один и тот же тоннель можно прокладывать одновременно и через порталы и через стволы; при этом концы тоннеля сооружают через порталы, а среднюю часть его — через стволы.

1

Рис. 76

Выходы железнодорожных путей метрополитенов в депо, которые, как правило, строят на поверхности земли, оформляют рампой.

По внешнему контуру поперечного сечения тоннеля после выемки грунта сооружают постоянное крепление, называемое о б д е л к о й

или б л о к а м и .

Применяют обделку и из монолитного бетона, а в тех местах, где при сооружении тоннеля возникает большое горное давление, применяют железобетонную обделку. При сооружении тоннеля в твердых скальных породах и при отсутствии горного давления контур поперечного сечения тоннеля оставляют иногда без отделки, с естественным креплением. В последнем случае неровности, полу­ чившиеся по внутреннему контуру тоннеля в результате взрывных

работ, выравнивают бетоном. Применяют также бутовую обделку тоннелей.

Тоннелп глубокого заложения сооружают следующими спосо­ бами: щитовым, опертым сводом, полностью раскрытым профилем, подсводным разрезом н способом опорных стен.

Наиболее индустриальный способ сооружения тоннелей — цен­ товый. Щнт представляет собой мощное передвижное крепление; он состоит пз ножевой яастп 1 (рис. 76), опорного кольца 3 п оболочки (хвостовой части) 4. В опорном кольце смонтированы мощные гидравлические домкраты. Щит монтируют в щитовой камере.

В смонтированной оболочке щита собирают тюбинговые кольца, необходимые для упора щитовых домкратов 2 при выдвижении щита из камеры. При сооружении тоннеля щитовым способом грунт перед ножевой частью щита выбирают отбойными молотками; при твердых породах применяют взрывные средства.

После того как грунт перед щитом выбран на полное поперечное сечение с глубиной заходки около 1 м, включают гидравлические домкраты. Плунжеры домкратов, упираясь в собранное в оболочке щита тюбинговое кольцо, передвигают опорное кольцо, а следова­ тельно н весь щит, вперед. После передвижения щита и выключе­

кольцо тоннеля. Сборка осуществляется специальным механизмом,

щита вперед нож его вдавливается в грунт забоя домкратами.

В настоящее время на строительстве метрополитена применяют механизированные щиты, которые при помощи специальных механиз­ мов и долот разрабатывают и транспортируют породы.

§ 44. Понятие о габарите и форме поперечных сечений

Габаритом называют предельное очертание какого-либо соору­ жения. Размеры поперечных сечений тоннелей (ширина, высота) определяются пропускной способностью строящегося тоннеля.

При сооружении тоннелей на путях сообщения установлено три вида габаритов: подвижного состава, приближения строения и при­ ближения оборудования.

Габарит подвижного состава 1 (рис. 77) определяется контуром, внутри которого должен помещаться подвижной состав со всеми выступающими и висящими частями. При определении габарита подвижного состава рассматривают положение вагонов во время движения поезда с учетом раскачки их на рессорах, а также возмож­ ные случаи наклона вагонов при поломке во время двияшния рессор.

Габарит приближения строения 4 определяется контуром очерта­ ния обделки тоннеля, причем этот контур обычно представляют плав­

226

ной кривой, проведенной по характерным, наиболее сильно высту­ пающим внутрь тоннеля точкам обделки.

Габарит приближения оборудования 2 определяется контуром, со­ единяющим наиболее выступающие точки различного оборудования, устанавливаемого и монтируемого в тоннелях.

К такому оборудованию относятся кабели, уложенные на спе­ циальных кронштейнах, светофоры, релейные шкафы, дроссельные ящики, осветительные фонари и пр.

Пространство 3 между габаритом подвижного состава и габари­ том приближения оборудования называют г а б а р и т н ы м з а ­ п а с о м . Величипа габаритного запаса, устанавливаемая проекти­ ровщиками, имеет весьма большое значение для геодезистов. Габа­ ритный запас служит исходной величиной для расчета требуемой точности выполнения геодезических работ при сооружении тон­ нелей.

§45. Назначение геодезических работ при проектировании

истроительстве тоннелей

Основное назначение геодезических работ при проектировании тоннелей — получить необходимый топографо-геодезический мате­ риал, а при строительстве — правильно перенести в натуру осп трассы и очертание запроектированного тоннеля. Наиболее важными и ответственными являются те работы, которые связаиы с обеспече­ нием подземной сбойки с необходимой точностью.

Для удешевления строительства проектировщики устанавливают габаритный запас как можно меньше, но при этом повышаются требования к точности геодезических работ. В настоящее время

в тоннелях метрополитена и на железнодорожных тоннелях га­ баритный запас принимается равным 10 см.

Большой объем разбивочных работ геодезисты выполняют в про­ цессе строительства. При этих работах ставится условие — строгое соблюдение запроектированных размеров и форм как отдельных эле­ ментов и частей, так и всего тоннельного сооружения, так как тон­ нель под землей строят отдельными участками, не связанными между собой и разделенными целиками породы.

Особое значение в тоннелестроении приобрели геодезические ра­ боты при широком внедрении индустриально-щитового метода и при­ менении скоростных методов сооружения тоннелей.

Геодезист следит, чтобы не был допущен крен ствола шахты, проверяет правильность укладки каждого тюбинга, «держит» щит в нужном направлении; при малейшем отклонении он приказывает включить домкраты н подать щит вправо плн влево, вверх пли вниз.

При строительстве тоннелей геодезисты следят за возможными смещениями точек геодезического обоснования, за деформациями временных и постоянных креплений строящихся тоннелей, готовых подземных сооружений, а также дневной поверхности и всех зданий

роды, а по окончании строительства — контуры внутреннего очерта­ ния обделки тоннеля. По данным этих съемок подсчитывают объемы выполненных строительных работ и составляют исполнительны з чертежи для предъявления их приемочной комиссии при сдаче тон­ неля в эксплуатацию. Вместе с исполнительными чертежами сдают и каталоги геодезического обоснования, закрепленного в тоннеле и на поверхности.

Таким образом, на трассу тоннеля геодезисты выходят первыми, выполняют ответственные работы на всех стадиях строительства и по окончании его уходят последними.

При эксплуатации тоннелей геодезисты производят измерения для определения величины деформации и принимают участие при рихтовке и переукладке путей в железнодорожных тоннелях и тон­ нелях метрополитена.

§ 46. Способы проектирования трассы тоннеля

Трассу тоннеля проектируют либо геометрическим, либо анали­ тическим способом.

Геометрический способ применяют главным образом при проек­ тировании гидротехнических тоннелей при сравнительно несложных топографических условиях района расположения проектируемого тоннеля. Ось тоннеля трассируется непосредственно в натуре на поверхности земли.

Измеренные углы и линии вынесенной и закрепленной в натуре оси тоннеля принимают за основу при перенесении оси тоннеля под землей при строительстве тоннелей. Следовательно, применение

228

этого способа в трудных топографических условиях связано с боль­ шими осложнениями, а в условиях городской застройки при проек­ тировании тоннелей метрополитена он вообще неприменим.

Аналитический способ применяют при проектировании трассы тоннелей метрополитена, а также тоннелей, расположенных в труд­ ных топографических условиях. Сущность этого способа состоит в следующем: по данным технико-экономических и гидрогеологи­ ческих изысканий трассу проектируемого тоннеля наносят па план города масштаба 1 : 2000 пли 1 : 500. Затем графически по плану определяют координаты углов поворота трассы. По найденным таким образом координатам вычисляют углы поворота трассы с округле­ нием до десятых долей секунды, а расстояния между точками пово­ ротов — с округлением до миллиметра.

Ошибки графического определения координат, полученные

сплана, вызывают смещение запроектированной трассы по отношению

кситуации; однако при этом все элементы трассы между собой строго математически согласованы.

Имея углы поворота и задаваясь длиной радиусов круговых кри­

вых с учетом геологических условий, вычисляют длины кривых и линий тангенсов с округлением до миллиметра.

Аналитически вычисленные значения углов поворота, длииы линий и круговых кривых принимают за основу для дальнейшего детального проектирования и перенесения оси тоннеля под землей в процессе строительства.

При аналитическом способе проектирования нет никакой необ­ ходимости трассировать ось тоннеля на дневной поверхности, по­ этому он вполне применим и для проектирования горных тоннелей в районах с в ы с о к и м и труднопроходимыми горами, а также при проектировании трасс подводных тоннелей.

§47. Геометрические элементы трассы в плане

Вплане трасса состоит из прямых участков и круговых кривых. Для более плавного перехода с прямого участка на кривые между ними вписывают переходные кривые. В профиле трасса состоит также из прямых отрезков, имеющих подъемы и уклоньц сопряга­ емые вертикальными круговыми кривыми.

нулевой пикет. Чтобы определить расположение круговой кривой иа трассе, в проектных чертежах должен быть дан пикетаж начала круговой кривой, а для контроля — пикетаж конца ее.

Тоннели метрополитенов преимущественно строят однопутными. Для движения поездов в прямом и. обратном направлениях соору­ жают два параллельных тоннеля с расстоянием между осями 25,4 м.

Если двигаться по оси трассы между тоннелями в направлении возрастания пикетажа, то тоннель, расположенный вправо, име­ нуется п р а в ы м, а другой — л е в ы м.

229

Для большего удобства пользования пикетами при проектиро­ вании и расчетах, связанных с переносом трассы в натуру, нулевые пикеты на правом н левом тоннелях располагают так, чтобы линия, их соединяющая, была перпендикулярна к оси трассы.

На кривых участках длина и радиус круговых кривых на правом II левом путях проектируются одинаковыми. При таком положении, как показано на рис. 78, па внутреннем (правом) пути между радиу­ сами OnN и ОпМ укладывается меньшее количество пикетов, чем

Рис. 78

на внешнем (левом) пути, вследствие чего на прямом участке, рас­ положенном за кривой, одноименные пикеты правого и левого пути не будут расположены на одном перпендикуляре к оси пути.

Это обстоятельство вызывает большие неудобства при строитель­ стве и эксплуатации. Для устранения этих неудобств прибегают к введению неправильных пикетов, длины которых могут быть больше или меньше 1 00 м.

Так как длины круговых кривых в левом и правом тоннелях одинаковы, то отклонение длины неправильного пикета от 100 м

230