Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

В настоящее время основными способами гидроизоляции являются: герметичное цементирование тюбинга снаружи, герметичный бетонный тюбинг, водонепроницаемые швы, вторичная герметичная обделка. Все четыре составляющих важны, но, не включая герметичный бетонный тюбинг, самым ключевым пунктом являются герметичные швы тюбинга. Герметичные швы тюбинга достигаются с помощью герметичной уплотнительной прокладки между тюбингами, герметичной подкладки. С внутренней стороны соседнего тюбинга выполняют зачеканенный герметичный шов и крепление болтами, герметизирование монтажного проема. Надежность обеспечивает герметичная уплотнительная прокладка, которая является основой непроницаемости шва. Принцип непроницаемости прокладки заключается в том, что нормальное напряжение контактной поверхности прокладки больше чем давление внутренних вод, оказываемое на тюбинг, и радиальное напряжение в области продольного шва. В проектирование важно количество прокладок на туннель, их форма, размер и материал.

Рис. 4-10. Уплотнительные герметичные прокладки: a) уплотнительная прокладка; b) уплотнительная прокладка СКЭПТ и расширяющаяся при контакте с водой прокладка; c) подходящая по материалу прокладка сечения; d) расширяющаяся при контакте с водой уплотнительная прокладка

4.2.1. Выбор количества уплотнительных прокладок

Согласно исследованиям для обеспечения герметичности швов в подавляющем большинстве случаев используют уплотнительные прокладки в КНР и за рубежом. В туннелях среднего и малого диаметра применяются одиночные прокладки или расширяющиеся при контакте с водой уплотнительные прокладки. В КНР большая часть туннельных пространств имеет большой радиус, в таких туннелях применяются герметичные прокладки или прокладки, валик которой при контакте с водой расширяется. Например, подводный туннель в Токийском заливе (внешний диаметр 13.9 м), Эрресунский мост (внешний диаметр 8.5 м), Шанхайский туннель через Янцзы (внешний диаметр 15 м), мост через залив Ханчжоувань (внешний диаметр 11.3 м), туннель в городе Чанша (внешний диаметр 11.3 м).

Существуют примеры применения двойных прокладок, которые в одинаковой степени проявляются в КНР и зарубежом. Например, Уханьский туннель Чанцзян (внешний диаметр 11 м), туннель Шицзян между Шэньчжэнем и Гонконгом (внешний диаметр 10.8 м), туннель Нанкин Динхуаймень через реку Янцзы (внешний диаметр 14.5 м), старый туннель под Эльбой в Гамбурге (внешний диаметр 13.75 м) и другие. Расположение уплотнительных прокладок в данных туннелях показано на рис. 4-11.

При применении двойных уплотнительных прокладок, можно усилить характеристики герметичности тюбинга, что касается применения герметичной внутренней боковой прокладки, возникают трудности с ее надлежащим распределением, таким образом, защита от воды шва у внутреннего сальника ограничена. В то же время, при монтаже двойной уплотнительной прокладки (особенно для продольных швов) необходимо применить большую силу сжатия при соединении, только при таком условии можно посадить уплотнительную прокладку в канал уплотнения. Возникают трудности при соединении, которые оказывают негативное воздействие, при этом стоимость строительства заметно увеличивается.

Было проведено обследование и изучение уже построенных проходческих щитов малого, среднего и крупного диаметров. Исследования показали, что протекание при применении одинарной прокладки не многим больше, чем при применении двойной прокладки. Рассматривая данную проблему с точки зрения распределения протеканий, утечки обычно проявляются в основном теле тюбинга и его швах, когда обнаруживаются серьезные смещения. Поэтому при грамотном проектировании формы сечения прокладки применяются подходящие для лучшей герметизации материалы, обеспечивающие самогерметизацию тела тюбинга. При строгом контроле качества сборки тюбинга, обычно не применяют двойную защиту, кроме случаев, где наблюдается высокое давление воды на туннель (внешний диаметр у таких туннелей больше 15 м). Что касается туннелей, в которых применяются двойные уплотнительные прокладки, рекомендуется устанавливать герметичное отверстие в промежутке между уплотнительными прокладками. В таком случае, при обнаружении протечек во время эксплуатации, отверстие можно будет залить герметическим составом, герметик запечатает точку утечки в закрытой среде.

4.2.2. Конструкция прокладки

Гидроизоляция прокладки зависит от ее размера и формы. При проектировании прокладки необходимо изучить следующие аспекты.

1) Принципы проектирования прокладок