Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

Специальные нагрузки – это нагрузки, которые должны быть специально учтены с учетом окружающих условий основания, условий строительства и условий эксплуатации туннеля, включая воздействие землетрясений, воздействие параллельных или поперечных туннелей, воздействие строительства вблизи, воздействие осадки основания и т. д.

Когда туннель строится параллельно на близком расстоянии, взаимное вмешательство и взаимное влияние во время строительства и эксплуатации должны быть продемонстрированы в соответствии с положением друг друга, геологическими условиями, внешним диаметром туннеля, типом щита, сроками строительства и другими условиями, и при необходимости должны быть приняты защитные меры.

(1) Влияние параметров параллельного или поперечного туннеля

В последние годы появляется все больше примеров, когда несколько туннелей, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга параллельно, имеют смещения и напряжения в поперечном или продольном направлении, значительно отличающиеся от смещений и напряжений в одиночном туннеле. Необходимо проанализировать влияние релаксации основания или строительных нагрузок, возникающих в результате взаимного влияния нескольких туннелей, и при необходимости принять меры, такие как укрепление обделки или основания, или предотвратить деформацию туннеля.

1. Взаиморасположение туннелей

Необходимо проанализировать расположение параллельных туннелей, как по горизонтали, так и по вертикали, пока расстояние между ними меньше внешнего диаметра последующего туннеля (1D), и чем меньше расстояние, тем больше воздействие, особенно если расстояние между ними меньше 0.5D. Необходим детальный анализ. Когда туннели проложены параллельно в верхнем и нижнем направлениях, строительная нагрузка последующего щита и разгрузка, сопровождающая выемку грунта, оказывают большее воздействие на предыдущий туннель. В частности, при строительстве последующего туннеля в нижней части туннеля, верхняя часть туннеля будет испытывать увеличение вертикальных нагрузок и неравномерную осадку из-за ослабления основания во время выемки грунта. Затем необходимо продемонстрировать поперечные и продольные силы и деформации в предшествующем туннеле.

2. Геологические условия

Помехи, создаваемые параллельными туннелями, и влияние строительных нагрузок зависят от состояния вмещающих пород.

Эффект наиболее выражен в связных пластах с высокой чувствительностью или в рыхлых песчаных пластах с плохими самонесущими свойствами. Именно здесь необходимо тщательное изучение изменения нагрузки вследствие релаксации основания.

Даже если грунт хороший или был укреплен, влияние строительных нагрузок может быть значительным, если расстояние между туннелями небольшое, тем более, если используется проходческий щит с закрытым забоем.

3. Наружный диаметр туннеля

В случае параллельной проходки влияние внешнего диаметра последующего туннеля является доминирующим по сравнению с внешним диаметром предыдущего туннеля, чем больше внешний диаметр последующего туннеля, тем больше влияние.

4. Тип проходческого щита

При параллельном строительстве туннелей воздействие последующего щита на предыдущий туннель сильно различается в зависимости от типа щита.

Когда туннели проложены параллельно в горизонтальном направлении, влияние щита с закрытым забоем на туннель заключается в эксцентрическом давлении, создаваемом упором щита при прохождении выработанного забоя, тогда как открытый щит обычно не оказывает влияния на упор, в основном из-за временного бокового давления грунта и снижения сопротивления основания, возникающего при открытом забое. В отличие от них, открытые щиты обычно не оказывают влияния на надвиг, а лишь временно снижают боковое давление на грунт и сопротивление основания из-за открытого забоя котлована. Таким образом, щитовые туннели с закрытым забоем обычно оказывают выталкивающее воздействие последующего туннеля на предыдущий туннель, в то время как туннели с открытым забоем обычно оказывают приблизительно втягивающее воздействие последующего туннеля на предыдущий туннель.

Поэтому при рассмотрении влияния параллельной проходки требуется детальный и тщательный анализ геологических условий, взаимосвязи между туннелями и различий, обусловленных типом щита.

5. Сроки строительства межтуннельного пространства

Как правило, строительство туннелей следует подождать пока вмещающая порода туннеля не стабилизируется перед строительством, но это трудно сделать при фактическом строительстве. Когда влияние более раннего строительства туннеля не исчезло и осуществляется последующее строительство туннеля, влияние строительства туннеля друг на друга более значительно. В это время необходимо полностью изучить сроки строительства межтуннельного пространства.

6. Нагрузки во время строительства