Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

Для прокладки первого в мире туннеля с помощью щита, разработанного Брюнелем, потребовалось 18 лет (1825–1843 гг.), длина туннеля составила всего 458 м, при этом во время его строительства произошло пять крупных прорывов воды, во время которых погибло шесть человек. В настоящее время технология строительства туннелей с помощью щитов непрерывно развивается во многих странах мира, но при ее продвижении и применении произошел ряд производственных аварий, которые не только повлияли на график реализации проекта, но и привели к большим экономическим потерям и ненужным жертвам.

Щиты – это специальное оборудование, изготовленное «на заказ» с учетом конкретных особенностей, таких как инженерная геология, гидрогеология, геоморфология, поверхностные сооружения и подземные трубопроводы и сооружения. Данное оборудование является специализированным и отличается от обычного. Ключевыми характеристиками является не только электротехнический дизайн, но и адаптация к различным типам инженерной геологии, почвы являются основой туннельных работ с помощью проходческого щита. Успех строительства с помощью щита зависит в первую очередь от выбора типа щита и уровня квалификации персонала. Правильный выбор типа щита – залог успеха строительства, уровень квалификации персонала – источник успеха строительства.

В 1996 году во время строительства первой ветки метро Гуанчжоу произошло значительное оседание грунта и образование глинистой корки из-за низкой скорости и продвижения, а также сильного истирания фрез, неадаптированость щита к работе в выветрившихся породах привела к обрушению 3–4 зданий.

В 2000 году во время строительства тестового участка второй линии метро в Гуанчжоу пришлось заменить метод щитовой проходки. Из-за первоначально неразумного распределения фрез, фрезы выступали за орган рабочего щита, нарушая последовательность распределения, которое приводило к низкой скорости продвижения, вследствие недостаточного крутящего момента, а также к образованию глинистой корки.

20 ноября 2007 года в Нанкине при проведении работ на линии метро № 2 на участке ТАО4 между станциями Хэцунь и Юаньтун во время подхода проходческого щита к южной оконечности правой ветки, при заходе в шахту, на расстоянии двух метров от рабочего органа щита образовались четыре большие воронки с водой и песком, быстро увеличивающиеся в размерах. Персонал, работающий около входа в шахту, в срочном порядке эвакуировали. В результате был обрушен большой участок земли к югу от станции Юаньтун, зона продольного обрушения составила около 150 м, ширина зоны обрушения – около 20 м, максимальная глубина обрушения – около 6 м, щит остался в обрушенной почве.

6 мая 2011 года на участке между станциями Цзянгодао и Тяньцзинь второй линии метро в Тяньцзине шнековый механизм левой линии был выведен из строя скоплением цемента, на который наткнулся. Когда смотровое отверстие было открыто для проверки, из щели шнекового механизма хлынул поток воды с песком, что привело к обрушению грунта. Результатом явилась локальная деформация и растрескивание листов тюбингов обеих линий, оба проходческих щита были завалены грунтом. С обеих сторон участка Цзяньтянь строительные работы были возобновлены с изменением направления прокладки туннеля, обошлось без человеческих жертв.

Примерно в 23:00 1 января 2015 года в Ухане на 19-м участке третьей линии метро между станциями Шимин чжицзя и Лунту дадао щит продвигался к кольцу 1122 на левой ветке, детектор газов щита подал сигнал о наличии ядовитых газов. После того, как руководитель строительных работ с помощью переносного детектора подтвердил наличие ядовитого газа, руководителями была организована полная эвакуация людей из туннеля. После этого руководитель строительных работ и оператор проходческого щита повторно зашли в туннель с целью выявления дополнительных скрытых угроз. 1 января в 2.20 утра в туннеле прогремел взрыв, в результате которого погибли два человека.

12 февраля 2017 года в Сямыне во время проведения работ на второй линии в районе Хайдун в компрессионной камере понизилось давление и произошло возгорание щита. Троих пострадавших во время инцидента доставили в госпиталь, спасти их не удалось.

7 февраля 2018 года при строительстве первой очереди на 2 линии метро в городе Фошань на одном из участков между станциями Людаоху и Хуюн на правой линии произошел прорыв воды, что вызвало обрушение туннеля и дорожного покрытия, в результате чего 12 человек погибли и 8 получили ранения.

Подводя итоги, заметим, что несчастные случаи при строительстве с помощью проходческого щита происходят постоянно, поэтому необходимо провести анализ рисков работ, проводимых с помощью проходческих щитов. После проведения анализа необходимо разработать меры по предотвращению и контролю рисков при строительстве.

2.4.2. Классификация рисков при строительстве с помощью проходческих щитов