При строительстве туннелей применяют открытые и закрытые способы.
Открытые способы используются, как правило, для возведения туннелей мелкого заложения. Они отличаются относительной дешевизной строительства, но при использовании требуют обязательного переноса дорог и коммуникаций, находящихся над туннелем.
Примером открытого способа является котлованный. При этом роется котлован на полную ширину туннеля до уровня его подошвы. Стены котлована либо оставляют под углом естественного откоса грунта, либо укрепляют в вертикальном положении. Обделку сооружают в котловане, который затем засыпают грунтом. Данный способ применялся при строительстве метро в Берлине и поэтому иногда называется «берлинским».
К открытым способам относится также траншейный. В этом случае котлован создается по частям. Стены возводятся методом стена в грунте
. Таким способом часто строят пешеходные туннели. Закрытые способы применяются для строительства туннелей как глубокого, так и
мелкого заложения. При этом применяется механическая либо буровзрывная технология.
Примером механической является щитовой способ, предусматривающий использование активного пригруза забоя при помощи специальных механизированных проходческих щитов.
Строительство Юкспорского туннеля на Кольском полуострове (Россия) ведется в скальном массиве, сложенном интрузивными породами. Коэффициент крепости скальных пород по шкале проф. Протодъяконова составляет от 13 до 16, окисленных – от 3 до 6 (рис. 1). Породы представлены в подавляющем объеме уртитами, ийолитами с маломощными зонами мельтейгитов и пегматитов. По трассе туннеля распространены линейные зоны окисленных разрушенных пород, пересекающих трассу под углом 70-90. Мощность зон составляет 5-10 м. Зоны неустойчивые, слабоустойчивые при проходке. Расстояние между ними варьируется от 30 до 280 м. Количество зон составляет 19 на всю трассу туннеля. Водопритоки при сооружении туннеля незначительные и, в основном, обусловлены инфильтрационными свойствами вмещающих пород. Глубина заложения туннеля от 10 м до 145 м. Площадь сечения выработки вчерне Sвч= 65 м2.
Рис.1 – Геологическая характеристика массива: 1 – зона разлома по данным бурения опережающей скважины № 1; 2 – зона разлома по данным ОАО «Апатит»; 3 – ийолит от крупно до мелкозернистого; 4 – уртит от среднезернистого до пегматитового; 5 – мельтейгит; 6 – пегматит.
С учетом горно-геологических условий применяется закрытый способ строительства туннеля при помощи буровзрывной технологии.
Для бурения шпуров используется буровая установка «Максиматик» производства фирмы «Сандвик». Все буровые установки этого типа имеют стандартные шасси ТРА 201Н, на которых установлены дизельный двигатель мощностью 67 кВт и гидростатическая трансмиссия. Они оснащены автоматическими системами, позволяющими регулировать частоту вращения бурового инструмента, забуривание, предотвращать заклинивание буровых штанг, отключать буровую головку и возвращать ее в первоначальное положение на податчике при достижении заданной глубины шпура в процессе бурения, сохранять параллельность при перемещении податчика с буровой машиной к следующему шпуру.
Для взрывания применяется аммонит № 6ЖВ в патронах O32, которые размещены в полиэтиленовой оболочке (ЗКВК). В качестве средств инициирования используется не электрическая система взрывания СИНВ – Ш и СИНВ – старт. Общее количество шпуров равно 122. Врубовые шпуры 1-5 длиной 2,2 м имеют величину заряда 2,4 кг и время замедления 25 мс. Длина заряда в шпурах 6-67 и 111-122 составляет 1,7 м, его масса – 1,8 кг. Время замедления при взрывании шпуров 6-9 равно 500 мс, шпуров 10-17 – 1000 мс, шпуров 18-25 – 1500 мс, шпуров 26-29 – 2000 мс, шпуров 30-37 – 2500 мс, шпуров 38-53 – 3000 мс, шпуров 54-57 – 3500 мс, шпуров 58-67 – 4000 мс, шпуров 68-100 – 4500 мс, шпуров 101-110 – 5000 мс, шпуров 111-122 – 6000 мс. Шпуры 68-110 бурятся под наклоном 87° к площади забоя. Масса заряда ВВ в них равна 1,0 кг.
Рис.2 Схема расположения шпуров
Погрузка и транспортировка породы из забоя производится породо-доставочной машиной на пневмоходу МПД-4 с последующей перегрузкой в МоАЗ. Крепление производится путем нанесения «мокрого» набрызг-бетона толщиной, предусмотренной проектом, при помощи самоходной установки. Бетон в готовом виде доставляется непосредственно к месту производства работ, при помощи шахтного бетоновоза. В зонах тектонических нарушений применяется защитный экран из металлических труб с установкой арок.
Бригада проходчиков комплексная с выполнением всех видов и составом работ, предусмотренных циклограммой. Организация работ – 3 рабочих смены продолжительностью 8 часов каждая с одним выходным в месяц. Применяется вахтовый метод, при котором весь персонал доставляется к месту производства работ, где находится в течение 2-х месяцев с последующим одномесячным отдыхом.
Для доведения скорости проведения туннеля до 120 м/мес необходимо повысить длину заходки до 5 м и разработать комплекс мероприятий по сохранению законтурного массива при производстве взрывных работ. Этому будет способствовать внедрение инновационных решений, изложенных в [1].
Библиoграфический список
1. Шкуматов А.Н. Совершенствование буровзрывных работ на шахтах украинского Донбасса / А.Н. Шкуматов, И.А. Черкасов // Глюкауф на русском языке, М.: ООО «ОМ ПАБЛИ – ШИНГ», 2008. № 4. С. 25-27.