> Техника, страница 87 > Туннели

Туннели

Туннели. Туннельным работам должны предшествовать геологич. изыскания. Природа грунтов, степень их насыщенности водой и характер напластования пород дают указания на вероятное, давление на туннельную обделку. Крепость горных пород определяет способ их разработки, сопротивляемость их бурению, расход чатых веществ. Структура и химический состав горных пород дают указания на сопротивляемость выветриванию, выщелачиванию, морозу.

Температура внутри горных массивов. При длинных и глубоких Т. большим препятствием для работ помимо других трудностей является высокая ί°, доходившая в некоторых Т. до 55—60°. Повышение Г с заглублением измеряется геотермическим градиентом, выражающим собою в м глубину, соответствующую повышению t° на 1°. Гумбольдт определял геотермич. градиент в 30 метров на 1°. Для Сен-Готарда и Симплона он был 44 м, для Сурама 45 м, для Мон-Се-ни 24—54 метров (увеличивался с глубиной). Для перевального ского Т. по Левинсон-Лес-сингу он определен в 40—50 метров Геотермич. градиент зависит от породы грунта и от степени падения слоев его, так как теплопроводность поперек пластов меньше, чем вдоль Пластов. Для круто падающих пластов Кенигсбергер дает до 60 метров Геотермич. градиент считается от средней годовой ί° верхних слоев почвы, которая выводится из средней ί° воздуха (на 2—4° выше ее). При неимении наблюдений за средней ί° воздуха ее можно вывести из средней 1° воздуха ближайших местностей с поправкой нааэротермический градиент (200 метров на 1°). Кроме естественного повышения ί° в зависимости от глубины повышение t° внутри горного массива иногда вызывается химия. реакциями внутри его, а также результатом действия вулканов, хотя бы и прекративших свои извержения.

Газы. При разработке туннелей встречаются вредные газы. Особенно опасны легковоспламеняющиеся газы, как болотный, пары бен

зина и прочие Борьба против них состоит в усиленной вентиляции. Меры предосторожности— запрещение курения, снабжение рабочих шахтерскими лампами, электрич. освещение.

Грунтовые воды. Вода—главный враг туннельных работ, хотя иногда ее присутствие и полезно, когда она охлаждает породы с повышенной температурой. Для удаления воды туннелям следует придавать в продольном профиле уклон от середины к порталам не менее 0,003—0,005 (фигура 1). При коротких Т. можно ограничиться уклоном в одну сторону. Работы должны вестись с нижней стороны, чтобы вода от забоя_стекала назад к порталу Т. В Т., прокладываемых без уклона, при разработке приходится делить Т. на бьефы 50—100 метров с канавами, имеющими уклон в каждом бьефе в сторону портала и спускающими воду в водосборные колодцы/^откуда воду перекачивают насосами в соседний бьеф или же прямо по трубам отводят за портал Т. Для перекачки воды применяют иногда ручные насосы, но чаще, особенно при значительном притоке воды, центробежные насосы с электрич. приводом. При сильных грунтовых водах разработку необходимове-сти с прокладки нижней направляющей штольни (фигура 2). Такая штольня дренирует все сечение Т. В исключительно водоносных грунтах иногда прокладывают особые дренажные штольни вне туннеля параллельно его оси с одной или с двух сторон. Штольни эти иногда прокладывают одну над другой в несколько рядов, чтобы перехватить несколько водоносных сло-.ев. Штольни заполняются камнем. В илистых грунтах такие дренажи, заполненные камнем, довольно быстро затягиваются илом и перестают работать; поэтому в таких случаях лучше оставлять их открытыми. Иногда при прокладке Т. на небольшой глубине, особенно в городах, с успехом применяется способ искусственного понижения горизонта грунтовых вод путем откачки воды из трубчатых колодцев, опущенных с поверхности земли вдоль трассы будущего Т. Осушение грунта посредством понижения горизонта грунтовых вод через трубчатые колодцы с фильтрами дает возможность откачивать из грунта воду без всасывания мелких земляных частиц, что очень важно при работе в городах вблизи фундаментов зданий. Но способ этот применим только в грунтах песчаных более или менее водопроницаемых. Вода продолжает свое разрушительное действие и по окончании Т., разлагая и разжижая грунт вокруг Т. и разрушая самую обделку Т., особенно при совместном действии мороза. Методы борьбы с водой в законченных Т. различны и часто совершенно противоположны.

В подводных Т. борьба с водой заключается в устройстве водонепроницаемой туннельной обделки. Самая обделка (б. ч. чугунная) вплотную прижимается к грунту, что достигается еще нагнетанием за обделку цементного раствора под давлением. При нек-рых системах подводных Т. удается устроить асфальтовую изоляцию. Полная изоляция от воды вызывается необходимостью не допускать воду в Т., иначе она заполнила бы собой все его сечение. Городской туннель также обеспечивают всеми средствами от проникания в него воды, предохраняя его с наружной стороны водонепроницаемой изоляцией. Если Т. прокладывается отчерытым способом сверху в котлованах, то изоляция устраивается из нескольких слоев гудронированного толя, полотна или войлока с прослойками битуминозной массы. В городских Т., прокладываемых туннельным способом, для предохранения от воды производится нагнетание цементного раствора за кладку, и кроме того иногда устраивается внутренняя изоляция из слоя хорошо обожженного водонепроницаемого клинкера на растворе высокосортного жирного цемента или битуминозной массы. В горных Т. издавна установились другие методы, совершенно противоположные. Для борьбы с водой строители горных Т. считали необходимым осушить грунт вокруг Т. Для этого между каменной обделкой Т. и грунтом, устраи

вают дренирующую забутку из щебня или сухой кладки (фигура За и 36). Собирающаяся по такому дрену вода пропускается в Т. через особые окна, устроенные у подошвы стенок, а также иногда и у пят свода. Из Т. вода по особым лоткам отводится к порталам наружу. Т. к. при наличии такой забутки трудно было бы рассчитывать на надлежащий отпор земли горизонтальным усилиям, передающимся стенкам от пят свода,то забутка сза-./dg» ДИ стенок иногда делается не сплошной, а стенки че-Р^ез известные промежутки

Фигура За.

Фигура 36.

прилегают непосредственно к грунту, и кроме того устраивается на уровне пят свода сплошная полоса кладки, также непосредственно прилегающая к грунту. Некоторые строители идут дальше и рекомендуют свод и стенки прибучивать вплотную к грунту, а для дренирования оставлять только небольшие промежутки по внешней направляющей обделке. Многие специалисты однако резко критикуют систему дренажа за туннельной обделкой. Дренирование прежде всего нарушает установившийся режим грунтовых вод в горном массиве. При дренировании грунтовые воды как бы призываются со всего окружающего массива и усиленным потоком устремляются к периферии Т. Если при этом порода грунта представляет известную устойчивость, не разлагается и не вымывается, то дренирование проходит безболезненно для Т., но оно и бесполезно, вы

зывая только при эксплуатации лишние заботы об удалении воды из Т. Очень часто в породах размываемых дренаж за Т. быстро затягивается грунтом и перестает действовать, что также не представляет опасности для Т. (в ближайшей к Т. периферии происходят вследствие вымы-ва легкие сдвижки грунта, но они далеко не распространяются и быстро затухают). Однако и в этом случае дренирующая прослойка за каменной обделкой 1. является по крайней мере бесполезной. Гораздо хуже обстоит дело, когда грунт за Т. размывается и проносится с водой через дренаж в Т. В таких случаях неизбежны постоянные сдвижки грунта за туннельной обделкой, равновесие породы над Т. нарушается, а вместе с тем значительно увеличивается и давление грунта на Т. Особенно опасно при вымывании грунта образование над сводом больших пустот («куполов»), следствием чего м. б, падение на свод больших глыб земли или отдельных валунов, вызывающее в своде серьез ные повреждения. Т. о. устройство дренажа за туннельной обделкой по взглядам нек-рых специалистов в лучшем случае бесполезно, а иногда и очень вредно, и потому многие предлагают при производстве кладки свода и стен насколько возможно прибучивать ее вплотную на растворе к грунту и кроме того рекомендуют по окончании кладки нагнетание за нее цементного раствора под давлением. Т. о. доступ воды в Т. преграждается совершенно. Режим грунтовых вод в земляном массиве,прорезаемом Т., почти не нарушается, так как Т., внедрившийся в этот массив, представляет собою лишь небольшое постороннее тело. Вода продолжает в таком случае, как и до прокладки Т., спокойно течь по”своим прежним ходам, при встрече же с телом Т. она сама находит себе проход для дальнейшего следования, не нарушая резко характера своего движения. Только при встрече с большими подземными водотоками необходимо принимать меры для провода их над или под Т. Особенно яркий пример опасности дренажа за туннельной обделкой представляет собою Т. Коль-де-Монтэ между Мартиньи (Швейцария) и Шамони (Франция). Т. этот был пробит в слюдистых и шиферных сланцах, в гнейсе и наконец в морене и обвалочных породах. Все породы отличались большой водоносностью, колеблющейся в зависимости от сезона (проток воды в Т. достигал до 40 м³/мин). Обделка Т. была устроена с дренирующей забуткой, откуда вода через окна в кладке поступала в Т. Проходя через размываемые породы, вода выносила с собою грунт. За сводом образовывались большие пустоты, причем массы грунта внезапно отрывались и, падая на свод, разрушали его. Для исправления Т. прежде всего замуровали все окна в туннельной обделке, затем произвели нагнетание цементного раствора за кладку под давлением в 7 atm. После этого Т. никаких тревожных признаков не обнаруживает. Иногда для отвода воды от Т. прокладываются параллельно ему дренирующие штольни. Способ этот заимствован из построечной практики и для законченных Т. применяется редко. При прокладке штолен на сравнительно большом расстоянии от Т. опасность сдвижек грунта над Т. исключается, но осадки грунта над штольнями при проходе в размываемых грунтах неизбежны. Прокладка штолен и ремонт их обходится очень дорого, тем более что редко удается ограничиться одной или двумя штольнями.

Вентиляция п.ри пробивке Т. Пока Т. не пробит насквозь, воздух в нем очень тяжелый, даже если нет выделений вредных газов из окружающей породы. В твердых грунтах при необходимости вести ные работы выделяющиеся при е газы сильно портят воздух. Паровозы и бензиновозы, применяемые для тяги вагонеток с породой или материалом, также сильно способствуют порче воздуха и потому по возможности должен быть заменены локомотивами, действующими сжатым воздухом, или .электровозами. Желательно также устройство на время работ электрического освещения вместо портящих воздух масляных ламп. По Ма-кензену 1 рабочий с лампой расходует в 24 ч. 240 ж³ воздуха, 1 лошадь 850 м³; 1 килограмм а требует 200 м³, 1 килограмм а 300 м³, не считая выделения вредных газов из породы, от гниения деревянных креплений и прочие Америк, инж. Фокс считает за предел доброкачественности воздуха в Т. содержание в нем углеки слоты до 0,2%. Опыты с людьми (добровольцами) в Нью И орке показали, что человек свободно выносит в течение часа пребывание в воздухе с содержанием 0,0004 окиси углерода, чувствует легкое недомогание в воздухе с содержанием 0,0006 и испытывает болезненное состояние в течение многих часов, пробыв 1 ч. в воздухе с содержанием окиси углерода в 0,0008. При пробивке штольни образуется естественная вентиляция. Летом холодный воздух Т. понизу штольни проходит наружу, а наружный теплый воздух проходит поверху к забою. Зимой происходит обратное течение. Такое вентилирование мало действительно и при протяжении штольни в несколько десятков м оно останавливается и не ощущается. Весной и осенью при равенстве Г воздуха штольни и наружного вентилирование останавливается совершенно. Только когда штольня пробита насквозь, устанавливается сильный ток воздуха от одного портала к другому, достаточный для вентилирования Т. небольшой длины до 1 км. Особенно благоприятны для естественной вентиляции Т. с уклоном в одну сторону. Очень способствует естественной вентиляции устройство шахт или небольших шурфов (1 метров х 1 м) или даже больших буровых скважин. Если штольня имеет открытый выход у портала, а другой в шахту, ведущую к наружной поверхности, то скорость течения воздуха в Т. под влиянием разницы веса воздушного столба II, темп-рь1 ί и такой же высоты столба воздуха, но другой темп-ры ί₀ над выходом из штольни у портала будет

•-/ST*?.

где д—ускорение силы тяжести, а а —коэф. расширения воздуха. Летом течение воздуха будет направлено из шахты в штольню, а зимой, наоборот. Весной и осенью при равенстве ί и ί₀ ток

воздуха прекращается. Неблагоприятное расположение порта5ха относительно господствующих ветров сильно затрудняет такое вентилирование. Надлежащий обмен воздуха вне зависимости от ί° и направления ветра обеспечивает только искусственная вентиляция. При вытяжной вентиляции Т. делится на две части горизонтальной диафрагмой (фигура 4). Воздух Т. вытягивается из верхней половины через особую шахту, а свежий поступает от портала через нижнюю часть к забою и затем через верхнюю часть вытягивается наружу. При пробивке сразу двух штолен—верхней и нижней—роль диафрагмы до полной разработки Т. выполняет слой земли между штольнями. В разработанной части Т. диафрагма устраивается в виде дощатого щита. Вытяжные шахты должны иметь в сечении не менее 4 м². Побудителем для вытяжки воздуха м. б. особые вентиляционные печи, устраиваемые либо на поверхности земли либо в самой штольне. Однако способ подогревания воздуха при наличии в шахтах и штольнях дерева небезопасен в пожарном отношении, и потому лучше и в то же время эффективнее устанавливать в шахтах особые вентиляторы.

5

Т. Э. m. XXIV.

При сооружении Т. для вентилирования его много действительнее нагнетать свежий воздух по трубам большого диаметра, по возможности ближе к забою, с отводами особых трубопроводов непосредственно к забою, откуда воздух возвращается обратно к порталу (или шахте), увлекая с собою испорченный воздух Т. Таблица 1 показывает количество воздуха, к-рое посылали к забою с каждой стороны, а табл. 2

лом к Т. игаллерее.По мере продвижения работ штольни эти закрывались особыми перемычками, за исключением последней, ближайшей к забою. Свежий воздух додавался от портала к галлерее, затем через последнюю поперечную штольню проходил в Т. и выходил по Т. в обратном направлении к особой вытяжной шахте, устроенной у самого портала. Воздух подавался двумя турбовентиляторами диам. 3,57 м,

Таблица 1.— Количество воздуха для вентиляции при постройке Т.

Название Т.	Симп лон	Арль- берг	Тау- ерн	Кара- ванкен	Леч- берг	Бруг- вальд	Мон д’Ор	Во- хейн	Бос- рук	Гауен- штейн	Сев.- Донец- кий
Год постройки.. Длина Т. км.. Количество воздуха, м? с.	1915 19,8 35	1909 5,9 3	1908 8,5 6	1902 8,0 6	1913 14,5 11—25	1908 1,7 2	1911 6,1 12	1905 6,3 3—S	1906 4,8 3—3	1913 8,1 5	1915 1,9 8

Таблица г.-Вентиляционные данные по постройке туннелей.

Название Т.	Год постройки	Длина, км	Колич. воздуха, м“/ск		Мощность установки, н>		Диаметр труб, миллиметров
			действ.	резервы.	действ.	резервы.	туннель	отвод к забою
Арльберг (восточная сто-
рона)..	1900	5,9	3	3	—	—	400	400
Арльберг (западная сто-
рона) ..	1900	5,9	3	3	150	100	500	300
Караванкен ^северная сто-
рона)..	1902	8,0	6	6	180	180	700	500
Лечберг..	1913	14,5	25	25	170	170	1 200	600/420
Гауенштейн.	1913	8,1	5	5	80	80	1 000	300
Сев.-Донецкий.	1913	1,9	8	8	70		500	200/100

дает размеры вентиляционных труб и мощность установки при постройке нек-рых"Т. Необходимая мощность вентиляционных устройств при сооружении Т. определяется по ф-ле где Q—требующаяся подача воздуха в м³/ск, η—кпд турбовентиляторов, равный 0,6—0,7, Н—давление воздуха при выходе из вентиля-

О²

тора в миллиметров вод. ст., равное 0,00145 у~1, где

d—диам. трубы в м, I—ее длина в м, у=у ——

уд. в 1 м³ воздуха в килограммах при выходе его из вентилятора, где у—вес сухого воедуха при той же Г, h—абсолютное давление воздуха при выходе из вентилятора в миллиметров рт. ст. При по стройке первого Симплонского Т. свежий воздух подавался по особой галлерее сечением ок. 8,5 л»“, которую пробивали параллельно Т. в 17 ж от его оси на месте проложенного впоследствии второго Симплонского Т. для второго пути (фигура 5). Через каждые 200 метров эта гал-лерея соединялась с Т. особыми поперечными .штольнями, прокладываемыми под острым уг-

приводимыми в действие двумя гидравлич. турбинами по 250 ЬР. Вентиляторы по 200 об/м. могли подавать каждый по 25 м³ воздуха в ск. при давлении 250 миллиметров высоты вод. ст. При параллельном включении они давали 50 м³ воздуха в ск. с давлением 250 миллиметров вод. ст., а при последовательном включении 25 м³/ск с давлением 500 ** вод. ст. Вентиляционная камера сообщалась непосредственно с галлереей, портал которой закрывался особой перемычкой (фигура 6—11). Воздух к забою в штольнях подавался посредством особых инжекторов, установленных перед последней поперечной" штольней. Вентилирование небольших туннелей часто с успехом обеспечивается отработанным сжатым воздухом бурильных пневматических машин. Компрессорные установки в таком случае должны находиться вне туннеля и забирать свежий, по возможности чистый, воздух. Иногда, этими установками пользуются для подачи воздуха к забою под давлением в 3—7 atm даже в случаях, когда не производится бурение. В странах с холодным климатом и в Т., не выделяющих большого тепла, свежий воздух, подаваемый в Т., должен быть подогреваем для предохранения рабочих от простуды.

Охлаждение глубоко заложенных Т. достигается прежде всего вентиляцией. При недостаточности этой меры для охлаждения Т. применяются особые пульверизаторы, разбрызгивающие холодную воду, подаваемую под давлением по особым трубопроводам с тепловой изоляцией. Для охлаждения водой Симплонского Т. были установлены пульверизаторы, питав-

Вход 8 гпуунель

Воздушный на нал туичель УЛ

Вентилятор,

мм. ыые двумя компрессорами, дававшими каждый по 4,8 м³1мин, под давлением в 22 atm. Компрессоры приводились в действие двумя водяными турбинами по 300 IP. Т. о. в Симплоне удавалось понизить ^

t° воздуха на мо- j я» м сте разработки

Фигура 7.

до 25° при t° скалы в 42°. Вода для охлаждения должна забираться из холодных источников, а все трубопроводы должен быть обернуты оболочкой из материалов, плохо проводящих теп-

(Jt-«5 -вдуц

Фигура я. ло. При более высоких 1° применяется охлаждение через лед. В Симплонском Т. воздух близ забоя пропускался через особый холодильник в виде вагончика· ледника с нетеплопроводными стенками. В ящике помещалось до 500 вертикальных металлич. труб диам. 40 миллиметров и высотой 800 миллиметров, наполненных льдом. Воздух проходил в вагончик через наружные отверстия в 300 миллиметров, при соприкасании с холодными трубками охлаждался там до 5° и посылался к забою. Ящик-вагон заряжался льдом вне Т. Трубы наполнялись водой и между ними пропускался соляной раствор, охлажденный машинным способом. Вода в трубах замер зала и ящик прогонялся к за бою. Заряда ящика хватало на 17₂—2 ч. Охлаждение указанным способом было невелико, т. к. воздух при выходе из холодильника быстро опять нагревался, позволяло понизить t° еще на 4°. имущество этого способа заключаетсяв умень шении влажности воздуха.

Вентиляция закончен дых Т. В законченных Т. ограничиваются естественной но все же это. Большое пре вентиляцией. Из нескольких тысяч Т., экеплоа-тируемых на ж. д. земного шара, лишь несколько десятков имеют искусственную вентиляцию. Естественная вентиляция в Т. трудно поддается определению. Она зависит от многих причин: топографии местности, расположения Т. относительно стран света, длины Т., его профиля и плана, разности высот его концов, барометрических колебаний, направления господствующих ветров, характера эк-еплоатации. Железнодорожные Т. при паровой тяге и Т. для автомобильного движения вообще требуют более интенсивной вентиляции, чем другие. Введение в Т. электрич. тяги вместо паровой может избавить от необходимости его искусственного вентилирования. При паровой тяге следует избегать при пробеге по Т. употребления углей, содержащих серу. Кокс также не признается удовлетворительным топливом. В туннеле он не сгорает полностью и выделяет большое количество окиси углерода и углеводороды. Наилучшим топливом для пробега по Т. признается нефть. Вообще считается, что Т. до 1 км длины м. б. предоставлены одной естественной вентиляции. Т. с уклоном в одну сторону лучше вентилируются, чем с уклоном к обоим порталам, т. к. в последнем случае вредные газы застаиваются в повышенной части Т. Устройство вытяжной шахты в этой повышенной части б. ч. удовлетворительно решает задачу. Практика длинных и неглубоких метропо-литенных Т. с электрич. тягой показывает, что устройство вытяжных шахт площадью до 4 м²· на расстоянии 15Θ—200 метров друг от друга вполне обеспечивает хорошую вентиляцию Т. Поезд, проходящий по такому Т., выдавливает, как поршень, перед собой воздух, к-рый устремляется в вытяжные шахты. Свежий же воздух поступает через отверстия на станциях. Т.о. эффект вентиляции тем сильнее, чем больше проходит поездов. Но в случае чрезмерно большого числа поездов (ныоиоркский метрополитен) воздух в Т. настолько нагревается от выделяемой моторами энергии, что приходится применять искусственную вентиляцию для его охлаждения. Вообще действие естественной вентиляции очень трудно учесть заранее и только по наблюдениям за эксплуатей можно установить, насколько она обеспечиваетнадлежащий обмен воздуха в Т. Часто воздух в Т.,

*5

вполне удовлетворительный вначале, становится нестерпимым с увеличением числа поездов. В Кохемском туннеле (Пруссия) естественная порталы Т. остаются открытыми и обмен воздуха производится нагнетанием свежего воздуха с одного конца Т. по всему периметру его попе-

dud с мну

Фигура 10.

вентиляция была вполне достаточной, пока число поездов в Т. в день не достигло 70. В Италии особой комиссией установлены три градации для оценки доброкачественности воздуха в Т. по содержанию в нем углеродистых газов (СО и СО ₂, содержащихся обычно в равных количествах): 0,4%—хорошая вентиляция, 0,7%—посредственная и 1,1%—неудовлетворительная, и было предложено считать пределом для Т., где проходят товарные поезда,—0,6%, а для Т. с пассажирскими поездами только 0,3%.

Искусственная вентиляция горных Т. во время эксплуатации устраивается или по сист. Симплонского Т. или по сист. Сак-кардо. В каждом однопутном Симплонском Т. оба портала закрываются особыми завесами из плотной материи, которые открываются только перед проходом поезда. Эти завесы настолько легки, что если при какой-либо неисправности поезд наскочит на них, он пробьет их без вреда для себя. У каждого портала имеются особые вентиляционные установки, оставшиеся еще от постройки (фигура 7—11). У одного портала в Т. нагнетается свежий воздух под давлени

Фигура 12.

ем 100—130 миллиметров водяного столба в количестве до 90 ж³/стс, у другого портала тем же способом вытягивается воздух. Т. о. в Т. устанавливается постоянный ток воздуха до 90 ж³/ск,что при электрич. тяге поездов. оказалось вполне достаточным. Направление тока воздуха по мере надобности может меняться. Та же система приспособлена для вентиляции двухпутного Лечбергского Т. длиной 14,5 км, где ташке применяется электрич. тяга. В сист. Саккардо

Фигура 11.

речного сечения в направлении к противоположному концу, как показано схематически на фигуре 12. Воздух из воздуходувных станций по каналам проходит под давлением в кольцевое пространство,окаймляющее Т.по его периметру, выбрасывается оттуда в Т. через щель, втягивая вместе с собой наружный воздух от портала, и направляется к противоположному

Фигура 13.

порталу. На фигуре 13 показано более детально устройство вентиляции в Т. Праккиа (в Италии), к-рый был первым оборудован вентиляцией по сист. Саккардо. Система Саккардо требует большого расхода энергии и обладает малой эффективностью. Тем не менее она признается лучшей для Т., где применяется паровая тяга. Другой недостаток системы состоит в том, что воздух, вдуваемый с одной стороны Т., иногда может идти навстречу сильному естественному току воздуха, образующемуся под влиянием разных атмосферич. причин (давление, t°, направление ветра). Для устранения этого недостатка следовало бы устанавливать воздуходувные станции с каждой стороны Т., чтобы иметь возможность, смотря по обстоятельствам, искусственной вентиляцией усиливать действие естественной, а не противодействовать ей. Мо- _{фиг 14}

жно также при устройстве одной воздуходувной станции сделать ее обратцмою, то есть по желанию вдувать или высасывать воздух из Т. Таких установок осуществлено однако пока еще не было. В городских Т. с электрич. тягой иногда также приходится устанавливать искусственную вентиляцию. При-

мером такой вентиляции может служить Бостонский метрополитен (фигура 14). Вентилятор диам. 2,13 метров с электрич. приводом, помещенный в камере перед вытяжным колодцем, может вытягивать 850 ж³ воздуха в мин., делая 175 об/ск. Особая вентиляция требуется в подводных Т. для автомобильных дорог, где при большой езде отработанные газы отравляют воздух. Интересно устройство вентиляции недавно законченного двойного Т. под рекой Гудзон между Нью Йорком и Нью Джерси длиной 2,581 ж для автомобильной дороги. Каждый из Т. обслуживает движение в одном направлении. Свежий воздух поступает по каналу-сегменту, устроенному под проезжей частью, через отверстия, расположенные на 3 метров друг от друга, испорченный же воздух вытягивается через отверстия в потолке, также расположенные через 3 метров в верхнем канале-сегменте. С каждой стороны Т. устроены большие вентиляционные станции, представляющие собою высокие (до 40 ж) здания. Через особые шахты (по две с каждой стороны) эти станции сообщаются с каналами обоих Т. На станции установлено 8 серий воздуходувных машин. Четыре из них нагнетают воздух в нижний канал Т., а четыре вытягивают воздух из верхнего канала Т. Каждая серия имеет три вентилятора, из которых третий в резерве. Кубатура подаваемого в Т. воздуха колеблется от однократного до шестикратного объёма Т. в зависимости от интенсивности движения. Поэтому моторы устроены с переменной скоростью и регулируются на основании показаний самопишущих приборов, указывающих на количество СО в воздухе, вытягиваемом из туннеля.

Разбивка туннельных работ. Разбивка оси Т. требует особой точности. Провешивание линии, когда возможно (в слабо пересеченной местности), производится по дневной поверхности теодолитом, и оба портала тщательно связываются нивелировкой. В сильно пересеченной гористой местности приходится прибегать к триангуляции. Для лучшего контроля операции по разбивке и нивелировке должны вестись разными операторами, независимыми друг от друга, по разным методам и разными инструментами. Работы должны вестись с соблюдением всех правил, предписываемых для точных геодезии, съемок. В сильно гористой местности необходимо вводить поправки на отклонение отвеса вследствие при-тяжения горных массивов. Провешенные линии закрепляются у обоих порталов особыми знаками на каменных фундаментах вне района земляных работ во избежание их повреждения. Для обозначения мест установки теодолита и вешек в- подходной выемке заделываются особые каменные тумбочки, в к-рые-обыч-но замуровываются железные трубки диаметром 20 миллиметров. Трубки служат для центрировки инструмента и постановки вешек. При разбивке Т. из шахты сначала на дневной поверхности намечается ось Т. (или параллельная ей линия, если шахта не находится на оси Т.). Эта ось гвоздями отмечается на брусе, перекинутом через шахту, и при помощи отвесов из тонкой проволоки переносится с особой тщательностью вниз и там закрепляется. В Т. разбивкам сильно мешают теснота, слабость освещения, сырость воздуха и дым от ов. Поэтому визирование в Т. производится лишь на коротком расстоянии.Разбивки должны вестись в Т. по возможности во время перерыва работ.

Истечение сжатого воздуха из воздухопроводов вследствие разницы в преломляемости лучей при разных давлениях влияет на отклонение визирного луча, и потому лучше на время разбивочных работ, если возможно, прекращать подачу воздуха в Т.

К тому Hie подача холодного воздуха из трубопроводов вызывает в теплом влажном воздухе Т. парообразование, мешающее операциям. На кривых разбивка ведется по хордам, как изображено на фигуре

15, на основании особых таблиц, дающих величину хорды АВ, ВС, CD в зависимости от угла а и радиуса R. Крепильщики для ориентировочного отклонения оси на кривой часто пользуются ф-лами и у’

S2

где у (фигура 16)—отклонение оси от касательной, проведенной в начале кривой, s—расстояние по оси, принимаемое обыкновенно равным расстоянию между рамами (ок. 1,50 ж в нормальных грунтах) или двойному расстоянию между рамами, у—расстояние оси от продолженной хорды предыдущего сектора; s, у я у измеряются рулеткой. Такая примерная разбивка не занимает много времени и вполне достаточна на протяжении нескольких рам, но затем требует проверки точными инструментами. По мере продвижения работ в Т. в нем устанавливаются через каждые 100 метров каменные тумбочки с укрепленными в них деревян. колодками, на которых гвоздем точно отмечается точка, соответствующая гектометру. Кроме того через каждые 10 ж ставятся дополнительные точки в виде сваек или забиваются гвозди в верхняках рам. Дополнительные шахты и шурфы—лучшее средство для контроля за правильностью разбивки Т. Вместо шахт и шурфов можно ограничиться пробивкой буровых скважин, которые заполняются бетоном. Этот прием применяется, при прокладке подводных Т.

Разработка породы. При разработке породы в Т. применяется тот же инструмент, что и при работах под открытым небом. Особые условия туннельных разработок состоят в работе в стесненном пространстве и в необходимости крепить грунт, в то же время механизация разработки в Т. распространена слабо. При проходе в слабых грунтах применение каких-нибудь экскаваторов очень затруднено вследствие целого леса креплений, необходимых для работ в таких грунтах. Кроме того в общей стоимости разработки Т. выломка породы сама по себе составляет незначительную часть: все уходит на крепления, транспорт,

борьбу с водой и прочие При работах в скалистых грунтах, где не требуется больших креплений, порода разрабатывается ами, и экскаваторы могут служить только для погрузки в вагонетки взорванной породы. Но в последнее время во многих странах разработаны типы особых туннельных экскаваторов малых размеров, приспособленных для работы в ограниченном- пространстве, например в Америке экскаватор Бьюсарес, во Франции Клер и прочие Эти экскаваторы могут с успехом работать в Т., где по свойству грунтов не требуется сложных креплений, а также при разработке штроссы по бельгийскому способу и при большом сечении тунделя.

[д В з р ы в н ы e р а б о т ы. При работе в каменистых грунтах приходится прибегать к бурению и чатым веществам. Ограниченность туннельного профиля не дает возможно

сти применять большие камерные мины и в Т. минами служат буровые скважины—шпуры. Диаметр шпуров при ручном бурении 18—~40 л« при длине 0,30—1,20 м, при машинном бурении диам. 25—80 миллиметров и при вращательном бурении он доходит до 100 миллиметров, а глубина 1,0—1,5 метров и м. б. доведена до 3 метров Зависимость между глубиной и диаметром шпуров такова:

Глубина шпуров, миллиметров. 300—500 500—800 800—1 200 Диаметр » ». 20— 25 25— 35 35— 45

Направление шпура при одной свободной грани делается под углом к ней он. 45°. При таком направлении прочность ки обеспечена более, чем если бы шпур был расположен по линии наименьшего сопротивления, и кроме того направление максимальных усилий идет под таким яге углом в соответствии с теоретич. направлением образующей наибольшего ного конуса. При двух свободных гранях шпур пробивается в одной из них параллельно

Фигура 20.

к другой на расстоянии W от нее, называемом заложением, причем глубина шпура делается не менее заложения. Расстояние Ϊ между шпурами одного ряда делается 1,25—1,50 W, где W—заложение шпура (фигура 17), причем при одновременном палении I м. б. доведено до 2 W. При ручном бурении сначала устраивают «вруб». Для· этого в середине площади забоя пробивают концентрически три или четыре скважины (фигура 18) и одновременно ают.

Затем вруб расширяют последовательными ами по его периметру, причем при последнем ряде у стен и углов, где грунт сильнее зажат, шпуры располагают с уклоном к периферии (фигура 19). В слоистой породе руководствуются направлением слоев. При косом направлении слоев для вруба достаточно двух скважин, параллельных направлению слоя (фигура

20). При падении слоев по направлению к забою вруб устраивают вверху (фигура 21), и затем слои снимаются один за другим сверху вниз. При обратном направлении слоев разработка ведется в обратном направлении (фигура 22). В грунтах менее твердых в штольне сначала разрабатывается верхняя часть забоя, а затем вертикальными шпурами разрабатывается нижняя часть. При хрупких породах иногда возможно после устройства влома поперек всей штольни продолжать разработку вручную. При машинном бурении, когда уборка машины требует много времени, бурят сразу все скважины, а затем ы производятся последовательно в разных группах шпуров от середины забоя к периферии его, для чего затравки в разных группах делаются разной длины или же ы производят электричеством. В таком случае расход чатых веществ получается больше, чем при ручном бурении, когда после каждого а можно располагать новые шпуры в соответствии с результатами а. При бурении вручную в Т. применяется исключительно ный бур с молотком. Одноручный молоток (кианка) весит 2—3 килограмма; при работе вдвоем применяется молот-балда весом 5—· 8 килограмм. Работа одноручным буром на 30% экономичнее, чем двуручным, но зато проход двуручным буром на 50% быстрее. Работы ударным буром применяются при устройстве вертикальных шахт или вообще при разработке больших частей в вертикальном направлении. Ударный бур делается 2—3 метров длиной и должен весить не менее 8 килограмм. Производительность ударного бура на 30% выше, чем ного. Успех бурения зависит гл. обр. от свойств породы, затем от приборов, диаметра скважин, глубины их, от f и прочие В табл. 3 дана успешность бурения в см/ч для разных грунтов по Гутману.

Таблица 3. — Успешность ручного и машинного бурения грунтов.

Грунты	Род бурения
	ручное *i	машинное **
Железняк..	18	90
Гранит..	50	200
Глинистый сланец.	60	250
Известняк..	70	250
Мягкий песчаник.	• 80	300

*1 Диам. бура d=28 миллиметров. *2 Диам. бура d=S(M-S0 миллиметров.

Фигура 21.

Из табл. 3 видно, что при неханич. бурении углубление шпура идет в 4 раза быстрее, причем выбуриваемый объём получается раз в 20—30 быстрее. Вопрос о применении ручного или машинного бурения можно считать решенным. Для штолен, от пробивки которых зависит весь успех прокладки Т., ручное бурение не рекомендуется и м. б. оставлено только для второстепенных разработок, от успеха которых не зависит срок окончания Т.

Из бурильных машин, или перфораторов, применяются пневматические, гидравлические и электрические. Паровые по гигиеническим соображениям исключаются. По характеру работы бурильные машины делятся на ударные и вращательные. Пневматич. машины бывают только ударные, гидравлические машины—вращательные, а электрические устраивают и ударными и вращательными. Употребляемые в особо твердых грунтах перфораторы для алмазного бурения (вращательные) бывают пневматические, гидравлические и электрические: первые два типа устраиваются только для разведочного бурения, а последний для бурения шпуров. При машинном бурении следует избегать долотчатых буров, которые легко застревают в породе. Лучшие буры—крестообразные, зето-образные и вообще со сложными головками. При вращательном бурении буры устраиваются трубчатыми. Штативы для бурильных машин, применяемых в Т., должен быть прочны и устойчивы. Различают: 1) штативы на ножках—треножники и козлы, 2) катучие штативы, 3) распорные штативы на колонках (удобные при работах в ограниченном пространстве, как в штольнях) и наконец 4) распространенные в настоящее время бесштативные машины—перфораторные молотки. Единственная применявшаяся в Т. гидравлическая бурильная машина Брандта дала прекрасные результаты в Симплоне, Арльберге, Тауерне, в Сураме и нек-рых других Т. Успех пробивки штольни в Симплоне с этой машиной доходил до 200 метров в месяц при максимальной выработке 8лв день. Достоинства машины: хорошая производительность, пробивка шпуров большого диаметра (6—10 см) на большую глубину (2—3 м), бесшумность работ, легкий уход за машиной, использование отработанной воды для промывки скважин и конденсации газов после ов, получение неразрушенными через трубчатые буры образцов скалы в виде цилиндриков. Недостатки машины: высокая стоимость самой машины, также компрессорных установок и разводящих труб с водой под большим давлением (50—150 atm), большой расход энергии, большая тяжесть (до 250 килограмм), затрудняющая уборку ее перед ами, возможность работать при колонках только в тесном пространстве. Эти свойства ограничивают применение машины Брандта только для прокладки штолен в очень твердой скале и в длинных Т. Пневматические перфораторы наиболее распространены в туннельном деле. Они работают обычно при давлении воздуха 3—7 atm. Их достоинства: побочное вентилирование и охлаждение Т. отработанным воздухом, дающее иногда возможность обходиться вовсе без вентиляции, небольшой сравнительно вес (50—150 килограмм), позволяющий легкую уборку их перед· ом, простота ухода, небольшая стоимость ремонта, возможность использования сжатого воздуха для других целей, не прибегая к новым компрессорным установкам (для нагнетания раствора за кладку,

для торкретирования, для пневматич. молотков, для откачки воды и прочие). Недостатки: большой шум, раздражающий нервы рабочих, сравнительно высокая стоимость первоначальной установки, (хотя и меньшая, чем для гидравлических машин), большой расход энергии. Сильное распространение получили в последнее время перфораторные молотки без штативов, очень портативные и небольшого веса (5—16 килограмм) с частотой ударов до 800—2000 в мин. Электрические перфораторы получили в настоящее время значительное распространение при прокладке Т. Главные их достоинства: легкая дешевая про на далекое расстояние и большой кпд. Недостаток—высокая стоимость ремонта вследствие быстрого износа трущихся частей. В электропневматическом перфораторе Ингерсоль-Ранд устранены недостатки чисто пневматич. перфораторов.

К чатым веществам предъявляют особые требования. Прежде всего при ограниченной поверхности забоя действие а на породу слабее, чем при открытых работах, а потому для Т. требуются более сильные вещества. Затем в Т. более чем на открытом воздухе опасны последствия вредных газов. Поэтому многие вещества, выделяющие в большом количестве вредные газы, должен быть исключены. Для туннельных работ применяются почти исключительно ы, то есть препараты нитроглицерина, как кизельгур-ы, целлюлозный, пироксилин. Жидкий воздух, нашедший себе удачное применение при ных работах на открытом воздухе, дает после нек-рых усовершенствований, ограничивающих быстрое улетучивание кислорода из а и обеспечивающих поэтому полное сгорание углеродав е, хорошие результаты при ных работах в Т.

Освещение Т. Для освещения Т. при постройке раньше применялись масляные лампы с разными растительными маслами. Керосин обычно исключается, как дающий много копоти. При опасности встречи с воспламеняющимися газами (светильный и др.) для освещения пользовались особыми шахтерскими лампочками. Лучше всего применять электрическое освещение. Работа при ярком электрич. свете, не портящем воздуха и безопасном при встрече с воспламеняющимися газами, по своей продуктивности с избытком искупает расходы по установке электрич. освещения, помимо того, что электрич. освещение является единственно безвредным для здоровья работающих в Т.; поэтому только при очень малых Т. позволительно от него отказываться. При экспло-атацин длинные ж.-д. и прочие Т., обслуживающие транспорт, должны освещаться для лучшего надзора за ними, причем особо яркого освещения не требуется, и вообще должен быть приняты меры, чтобы лампочки не мешали видимости сигналов. Хорошо размещать лампочки против ниш, что облегчает обслуживающему персоналу при подходе поезда быстро находить ниши. Для обеспечения беспрерывности освещения устраивают, особенно в городских Т., по всему Т. две независимые друг от друга проводки с питанием от различных источников.

Транспорт при туннельных работах. Для удаления разработанной породы и доставки материалов в Т. укладываются рельсовые пути обычно узкой колеи 600—1 000 миллиметров. При разработке штольни и калотты в Т. для перевозки грунта пользуются обычно вагонет-

нами дековилевского типа или специальными рудничными вагонетками; для транспорта же больших масс служат деревянные или железные вагончики с откидывающимися боками или опрокидывающимися кузовами емкостью 3— 10 μ^ά, составляемые в поезда. В штольнях вагонетки из-за тесноты проталкиваются людьми, но только до места расширения Т., откуда они продвигаются дальше конной или механич. тягой. Конная тяга применяется только в самом начале разработки или в коротких Т. Паровая тяга еще до последнего времени была сильно распространена при туннельных работах несмотря на сильную порчу воздуха от дыма паровозов. В нек-рых случаях применялись особые паровозы с перегретым паром без топки (сист. Ламма и Франка) или с топкой, но с котлом большой вместимости (сист. Краусса), причем при проходе в Т. огонь в топке прикрывается. Такого рода паровозы работают с небольшими скоростями и на короткое время и все же портят воздух в Т., нагревая его. Сильное распространение в туннельных работах теперь получили локомотивы с двигателями внутреннего сгорания (бензиновозы), но они тоже отравляют воздух и требуют усиленного вентилирования туннеля. Полное удовлетворение в отношении чистоты воздуха в Т. дают локомотивы со сжатым воздухом под давлением 10Q—200 atm. Отработанный воздух способствует вентиляции Т. Производительность этих локомотивов однако слаба. Наилучшее решение представляет электрич. тяга с применением особых низких электровозов туннельного типа. Для подъема грунта через шахты применяются особые подъемные механизмы.

Фигура 23.

При небольших количествах пород, извлекаемых из Т., употребляются наиболее простые подъемные механизмы,как например ручной ворот. При большой глубине и большом количестве извлекаемого грунта ставят лебедки, приводимые в действие двигателями, и над шахтой строят вышки подъемных механизмов и эстакады с бункерами.

Детали креплений. Для крепления употребляется преимущественно еловый или сосновый лес в виде бревен, пластин, досок, горбылей и накатника; дубовый лес имеет тот недостаток, что ломается сразу, не давая предварительно прогибов, тогда как еловый или сосновый лес перед разрушением сильно деформируется, предупреждая т. о. своевременно о грозящей опасности. Т. к. крепи в Т. имеют временный характер, постоянно разбираются, заменяются, перемещаются и работы ведутся в стесненном пространстве и при искусственном освещении, то все соединения составных элементов крепления и врубки делаются возможно проще (смотрите Рудничное крепление). Для возможности свободного манипулирования среди леса креплений части крепей делаются небольшой длины. Только для продольных бревен, лонгарин, укладываемых параллельно оси Т. (что облегчает их протаскивание), употребляется лес нормальной длины. При соединении двух бревен в одном направлении стык делается в поддерева, а для ответственных частей, как швеллеры, применяются врубки простым или сложным зубом (фигура 23). Железные связи для креплений применяются самые простые: скобы, железные полосы, железные накладки с болтами и тому подобное. Гвоздей, как затрудняющих разборку крепей, следует избегать.

Врезка. Пробивка Т. в массиве горы начинается врезкой. При наличии давления земли поверхность врезки до сооружения постоянного портала должен быть надлежащим образом укреплена.

Лобовая поверхность земли над штольней и, если нужно, с боков поддерживается рамой из бре

вен, забранных со стороны земли досками толщиной 5—10 см. Раму поддерживают бревенчатые контрфорсы, упирающиеся через схватки в сваи (фигура 24). Размеры и система креплений врезки меняются в зависимости от давления и расположения бокового откоса.

Шахты в поперечном сечении бывают прямоугольными, многоугольными или круглыми. Многоугольные и круглые шахты устраиваются реже и больше для вспомогательных целей (спуск материалов, вентиляция). Для подъема грунта и прохода людей шахты обычно устраивают в виде прямоугольника, разделенного стенкой на две неравные части. В меньшей части располагается лестничная клетка для людей, а большая служит для подъема извлекаемого грунта и спуска материалов.

Обычно бывает достаточно дать в плане размеры 2,50x5,00 Jit, считая в том числе на лестничную клетку 2,50x1,50 метров Кроме случаев твердых скалистых грунтов стены шахты не могут оставаться без креплений. Они м. б. рублеными из дерева, как в обыкновенных колодцах, при этом их лучше делать из брусьев с венцами, рублеными в прямую лапу в пол дерева. В мелких шахтах стены рубят даже из досок.

В необходимых случаях для придания большей связи между вен- Фигура 25. цами их связывают в углах вертикальными брусьями или бревнами, называемыми вандрутами. Вандруты при сильном давлении на стенки распирают поперечинами и раскосами. В грунтах, не обнаруживающих давления, звенья можно класть с нек-рыми промежутками друг от друга, связывая их в углах вандрутами. В слабых грунтах и при наличии давления применяется так называемая «забивная крепь». В этом случае разработка шахты ведется под защитой особых

досок, забиваемых в грунт за венцами (фигура 25) под нек-рым наклоном к вертикали. Заостренные внизу доски вгоняются в грунт между бревнами венца и досками предыдущего звена, причем доски предыдущего звена поддерживаются на уровне венца поперечной доской—ф платой. Между филатой и последующим рядом досок забивают клинья, прижимающие доски к грунту. Под прикрытием забитых досок грунт в шахте выбирают, а доски по мере разработки грунта забивают глубже, по меньшей мере на 10—20 сантиметров ниже забоя. Расстояние между венцами делают 1,5 метров при длине досок 2 метров в слабых грунтах венцы сближают больше. Толщина досок 4—77₂ см. При сильном давлении в плывунных грунтах приходится укреплять досками и дно шахты. Для отвода воды, набирающейся в шахте, на дне ее устраивают сточный колодец. Если шахта должна работать долгое время и приток воды в шахту через стены значителен, то стены шахты и сточный колодец обкладывают каменной кладкой. Размеры леса для креплений шахты по Макензену приведены в таблице 4.

Таблица 4. — Размеры лесного материала для крепления шахты.

Обозначение частей	Порода
	твер дая	лом кая	мяг кая	сыпу чая	плы вун
Расст. между венцами, метров. Венцы, диаметр, см. Распорки, диаметр,с.и В андру ты, диаметр, сантиметров Стойки, диаметр, см. Доски, толщ., см. ·.	2,00 20 20 20 15 4—	1,60 20 20 20 15 6,5	1,30 25 20 25 20	1,00 30 25 30 20	0,60 35 30 30 20

Во франц. практике для мягких и сыпучих грунтов расстояние между венцами делается 1,5 м- Шахты располагают б. ч. по оси Т., иногда ЩШШШШЩЩШЯ—Ш. же несколько в сто-

Фигура 26.

. роне, соединяя их в таком случае особой боковой штольней с Т. (фигура 26). Расположение шахты над осью Т. позволяет производить точную проверку правильности разбивки Т. и более содействует его вентиляции, а боковое расположение более безопасно для работающих в туннеле. Глубокие шахты, а также шахты, проходимые в плывунах, отличаются по приемам проходки и по материалам обделки (смотрите Шахты).

Ш т о л ь н я—галлерея небольшого поперечного сечения, прокладываемая обычно в начале туннельной разработки. Штольни бывают прямоугольного или трапецоидального очертания. Последние встречаются чаще. Т. к. в разработке Т. штольня обходится дороже остальных работ, то размеры штольни по возможности ограничивают, исходя только из необходимости свободного ррохода людей, пропуска вагонеток с Материалами и прокладки вентиляции и прочих трубопроводов. Возможное уменьшение размеров штольни особенно необходимо при проходке в грунтах, оказывающих давление, т. к. давление на крепи увеличива

Фигура зо. Фигура 31

держания грунта от осыпания. В случае надобности досками забирают также и боковые стенки штольни за штендерами. Загонка досок за верхняк после установки рам практикуется только в грунтах, которые могут держаться некоторое время, не деформируясь и не осыпаясь. ется с размерами разработки. Обычно размеры штольни колеблются сл. обр.: ширина в потолке 1,5—3,0 м, внизу 2,0—3,5 м, высота 2,0—3,5 метров Наиболее опасным местом штольни является потолок. В каменистых устойчивых грунтах можно обходиться без креплений, подхватывая только отдельные грозящие падением глыбы скалы стойками (фигура 27) или подхватны-

Фигура 27.

Фигура 28.

ми брусьями (фигура 28), укладываемыми в гнездах, устраиваемых в скале. В более слабых грунтах подхватные брусья кладутся на£одну или две стойки (штендеры), образуя крепь «глаголем» (фигура 29) или «дверным окладом» (фигура 30) с обычными врубками и креплением скобами. Подхватный брус в таком случае называют «верхняк» или «маточник», а также иногда «притолок», «капелла» или «каппа». В скалистых грунтах штендеры устанавливают в лунках. В слабых грунтах под них подкладывают подушки, передающие давление на более значительную площадь, или же под оба штендера подводят общий порог из круглого леса, отесанного на два канта (фигура 31).

В последнем случае получается крепь «оконным окладом»или полным дверным. Смежные рамы штольни распираются между собою в верхней части особыми распорками, называемыми «рош-панами» или просто «шпанами»; при длинных штендерахнавысотеихкладут еще дополнительные шпаны, а штендеры одной и той же рамы распираются вверху еще «расколотами». Расстояние между рамами делается обычно 1,5 ж и не· превышает 2 ж, но при более сильном давлении рамы сближаются между собою до 0,6 м, а иногда настолько, что штольня состоит из. сплошного ряда рам, особенно если штольня имеет постоянный характер (дренаж и прочие). При. проходе в грунтах менее устойчивых в потолке за верхняк раскладывают доски для под-

В грунтах,более слабых и осыпающихся, приходится подпирать досками потолок, а иногда и стены по мерз разработки штольни. Доски, называемые «марчеванками» (от итал. marci avanti—иди вперед), загоняются ударами молота вперед в грунт (1 метров на "30 сантиметров в слабых грунтах). Ряд марчеванок спереди подхватывается

Фигура 32.

особой поперечной доской—«филатой» (фигура 32), которая плотно прижимает марчеванки к грунту посредством клиньев. Вначале по окончании звена и установки рамы вгоняют временно особые филатные клинья между филатой и верхняком рамы. Затем в промежуток между филатными клиньями загоняют марчеванки следующего звена и между ними и филатой

Фигура зз. новые клинья меньших размеров, после чего филатные клинья выбивают и на места их заводят марчеванки, образующие с прежде забитыми между филатными клиньями марчеван-ками сплошной настил нового звена дотолка. Таким же образом крепятся, если нужно, и бока штольни. Марчеванки потолка по мере

Фигура 34·

продвижения их вперед и удаления под ними грунта подпирают через временные филаты особыми временными подпорками, «мальчиками», а сзади распирают клиньями между старым и новым рядом марчеванок. При очень слабых грунтах из опасения выплывов приходится крепить досками и самый штольни. В

таком случае доски забоя поддерживаются фи-латами, которые распирают особыми распорками, упирающимися в штендер и мальчики. При очень сильном давлении под рамы штольни устанавливаются «подхваты», или «унтердуги». Подхваты состоят из длинных прогонов (лон-гарин), поддерживающих сразу несколько верх-няков рам и подпертых стояками (штендерами). Штендеры подхватов иногда ставят в одной плоскости с рамами штольни, как в Симплонском Т. (фигура 33), иногда же в промежутках между рамами штольни, как в Караванкенском Т. (фигура 34). Внизу штендеры опираются на пороги иногда через посредство прогонов. Вверху лонгари-ны распираются шпанами. Для лучшей передачи давления штендеры подбивают клиньями. Размеры леса для крепления штольни по Макензену приведены в таблице 5.

Таблица 5. — Размеры лесного материала для крепления штольни.

Обозначение частей	Порода
	твер дая	лом кая	мяг кая	сыпу чая	плы вун
Расстояние между рамами, метров. Верхняя, диам., см. Штендеры, диам., см. Шпаны, диам., см. Доски, толщ., см.	2,0 15 15 12 4—	1,5 20 20 12 3,5	1,0 25 25 15	0,8 ВО 30 18	0,6 35 35 30

По франц. нормам расстояние между рамами в сыпучих грунтах до 1,50 м, причем ставятся дополнительные рамы, если условия давления этого требуют.

При проходе в плывунных грунтах принимаются меры против утечки грунта через потолок и стены штольни. Для этого марчеванки проконопачивают и иногда припазо-вывают. В сильно плывунных грунтах потолок и стены обшивают второй опалубкой с забивкой промежутка Фигура 35.

между обеими опалубками сеном, соломой или другими фильтрующими материалами. В таких грунтах приходится зашивать досками также и пол штольни, причем доски загоняют под порог штольни. Крепление калотты и остальных частей Т. зависит от способа разработки Т.; поэтому их описание дано ниже вместе с описанием разных способов разработки туннелей.

Железные крепления в туннельном деле распространены сравнительно незначительно, хотя и было много попыток заменить при сильных давлениях дерево железом, к-рое меньше загромождает Т. Причины заключаются в том, что трудно заранее предуказать наружные очертания выломки Т., так как типы Т. меняются в зависимости от характера породы и давления. Наибольшее применение железные крепления нашли при прокладке штолен, поперечный профиль которых не изменяется. На фигуре 35 показана железная рама штольни, применявшаяся на, трудном участке Симплонского туннеля. Очень часто рамы для штолен устраиваются из старых рельсов, причем штендеры соединяются с верхняками, как показано на фигуре 36,

или же вся рама делается из цельного гнутого рельса. Иногда рама составляется из деревянных штендеров и рельсового верхняка, соединяемых, как показано на фигуре 37. В нек-рых случаях не только рамы, но и марчеванки делают; железными (горный туннель Коль-ди-Тен-де, телефонный туннель в Париже и прочие). Иногда при

Фигура 36.

ФИГ. 37.

деревянных рамах, поддающихся деформациям от давления, устраивают железные унтерцугн (Симплонский туннель).

Кружала. Системы кружальных ферм для кладки обделки Т. неразрывно связаны со способом разработки Т. и потому излагаются при описании соответствующей разработки. Следует только отметить более частое, чем для креплений, применение железа для кружальных ферм, что объясняется тем, что внутреннее очертание Т. редко меняется, и потому кружальные фермы м. б. стандартизованы и применяться в разных местах Т. Деревянные кружала б. ч. составляются из трой-

Фигура 38.

ного ряда досок толщиною 5—8 см, скрепленных вместе железными планками и болтами (фигура 38). Опалубка делается из брусков толщиной ок. 8 ем и кладется по мере возведения кладки от пят свода.

Обделка^Т. выполняется из бетона, бутовой кладки, бутовой кладки с прокладными рядами, кладки из тесовых камней или бетонитов, кирпичной кладки, железобетона; применяется также металлич. обделка и деревянная обделка. Бетон в Т. применяется преимущественно для обратных сводов или лотков, а также для стен. Бетонирование сводов горных Т. при работе изнутри затруднительно, и допустимо лишь при отсутствии горного давления, могущего сжимать свод в процессе его отвердевания; поэтому для туннельных сводов бетон применяется сравнительно редко, за исключением случаев, когда свод выполняется сверху в открытом котловане, что встречается иногда в городах, или при щитовой разработке Т. Бутовая кладка очень распространена для туннельных работ. При разработке Т. в горной местности хороший бутовый камень часто находится вблизи работ и представляет собою недорогой материал. Многие строители рекомендуют вести бутовую кладку в туннельных сводах без тщательной расщебенки,

а плотно заполняя все пустоты раствором. Благодаря этому кладка ведется быстрее (что для туннельных работ имеет большое значение) и кроме того такая кладка лучше сопротивляется растягивающим усилиям. Количество раствора в кладке в таком случае несколько превышает 50%. При таком преобладающем значении раствора в бутовой кладке необходимо только обеспечить, чтобы прочность камня была не ниже прочности цементного раствора. Особое внимание должен быть обращено на сцепление камня с раствором. Породы камня с гладкой поверхностью, хотя бы и прочные, не годятся. При кладке из тесовых камней можно допускать сравнительно большие напряжения (на сжатие), и потому к этой кладке прибегают при наличии сильного горного давления. Очертания туннельного свода при этом должен бытьзапроектированы т. о., чтобы он работал гл. обр. на сжатие, т. к. своды из тесовых камней слабо сопротивляются растягивающим усилиям (в швах). Разрушение нек-рых сводов большого Ровского Т. (для канала между Марседью и Роной) показывает, что в известных случаях, когда в своде доминирующее значение имеют растягивающие напряжения, бутовая кладка м. б. даже прочнее кладки из тесовых камней. Кладка из бетонит о в ы х камней применяется в тех же случаях, как и из тесовых камней, когда по местным условиям заготовка тесовых камней затруднительна. Иногда для большей сопротивляемости (на сжатие) отдельные бетониты еще. армируются внутри. В последнее время в Германии появился тип обделки из бетонных сегментов с прокладкой свинцовых листов и соединенных друг с другом штырями, причем каждый штырь одним концом заделан плотно в бетонит, а другим может скользить по железной трубочке, заделанной в соседний бетонит-. Такое устройство придает всей системе известную гибкость, лучше передает сжимающие усилия, обеспечивая в то же время бетониты от скольжения по радиальной плоскости. Прокладные р я д ы из штучных тесовых или бетонитовых камней укладываются в бутовой кладке в наиболее ответственных частях свода, где можно ожидать больших сжимающих напряжений, преимущественно в замке и в пятах, -иногда и в промежутках. Полезность прокладных рядов многими оспаривается. Растягивающим усилиям они сопротивляются слабо. Кирпичная кладка раньше была очень распространена при сооружении Т. не только горных, но и подводных (туннель Брюнеля под Темзой). Затем после нескольких неудачных опытов с плохим кирпичом она была заброшена. В последнее время она снова нашла себе применение в туннельном деле в Германии, Италии и отчасти во Франции. Для туннельной обделки лучше применять хороший клинкер, обожженный до спекания, не-иористый (способность впитывать воду должна быть не свыше 2%). Преимущество применения кирцича заключается в том, что он не требует никаких приспособлений для йодъема, и при развитии кирпичного производства в стране может быть легко всюду получен. При сводах значительной толщины кирпичную кладку иногда ведут концентрическими кольцами без перевязок,"чтобы избежать больших швов у наружной поверхности свода. Такой способ однако нельзя рекомендовать. Разрушение кирпичной обделки в туннеле Ронко (Италия) приписывается именно этому способу кладкн.

При кирпичных сводах большой толщины для выравнивания кладки лучше вставлять в нее местами клинообразные прокладные ряды и вести ее с перевязкой. Решением является также применение лекального кирпича. Железобетон для обделки горных Т. применяется сравнительно редко. Там, где при сильных давлениях железобетонная обделка была бы особенно желательна, она к сожалению и наименее осуществима вследствие сложного леса креплений, заполняющего иногда до 50% объём туннельной разработки и чрезвычайно затрудняющего укладку арматуры. Поэтому для железобетонной обделки в Т. больше применяется жесткая арматура сист. Мелана как более удобная для сборки в Т. При каменных и бетонных обделках (имеющих наибольшее распространение), особое внимание должен быть обращено на химич. свойства камня. Бывали случаи разрушения каменной обделки Т. из-за употребления камня, очень прочного при выломке и превращавшегося в глинообразную массу через несколько лет (многие порфиры). Искусственный песок, приготовляемый из такого камня, также разрушается в кладке. Для растворав кладке Т. уже давно отказались от обыкновенной извести и применяют исключительно гидравлич. растворы из цемента, особенно портландского,или особых сортов гидравлич. извести. Последнее время заграницей стали распространяться для туннельных работ шлаковые и пуццолановые цементы, имеющие перед портланд-цементами помимо меньшей стоимости еще то преимущество, что они лучше сопротивляются разъедающему действию к-т в случае наличия их в грунтовой воде. Металлические обделки, главным образом из чугуна, реже из стали, применяются почти исключительно в подводных Т. при работе щитом и встречаются еще в тюбах лондонского мет

рополитена. Описание их дано ниже. Деревянная обделка применяется редко и только в Америке. Такая обделка представляет собою ряд рам из коротких деревянныхбрусьев. У стен ставят вертикальные брусья, а свод образуется тремя брусьями в виде трапеции или пятью брусьями в виде пятиугольника. Рамы ставят вплотную друг к другу или на некотором расстоянии, закладывая за них доски. В углах рамы схватываются между собою продольными брусьями (фигура 39).

Разрушение кладки во д“о и с химическими примесями. Грунтовые воды, содержащие разного рода кислоты или сернокислые соли, разрушающе действуют на кладку, особенно на раствор. Достаточно 0,2% (или 2 з на 1 л воды) содержания сернокислых солей, чтобы сказалось их разрушительное влияние на кладку (Римонский туннель на линии Сен-Жирон-Фуа, Бельвильский в Париже и многие другие). Поэтому помимо геологич. обследований напластования над Т. и вблизи его надлежит производить тщательные анали-: зы воды в тех слоях грунта, где прокладывается Т. Для предохранения туннеля от де’йствия воды рекомендуется прикрывать обделку его с наружной стороны оклеенной изоляцией, то есть несколькими слоями гудронированного войлока, хлопчатобумажной ткани или толя с промазкой их горячим гудроном или прокладкой асфальтовых слоев. Такого рода изоляция применяется в Т., сооружаемых в открытых котлованах, как например в нек-рых городах; но в Т., прокладываемых обычным туннельным способом на крепях, применение ее затруднительно. В таких случаях при желании обеспечить свод подобной изоляцией сначала устраивают особый защитный свод, под к-рымуже совершенно свободно без крепей на одних только кружалах возводится новый свод с прокладкой оклеенной изоляции. Если с течением времени под химическим действием воды наружный (верхний) свод Т. будет разрушен, то новый свод под оклеенной оболочкой останется нетронутым. Пример—· тип Т. на Южно-французских ж. д. (в Париже) при встрече с грунтовыми водами, содержащими сернокислые соединения (фигура 50). В качестве изоляции от воды применяется также кладка из хорошо обожженного плотного клинкера, иногда, на асфальте вместо раствора. Устраивается также изоляция из свинцовых листов. Кроме того за границей нашли широкое употребление особого рода кислотоупорные цементы, специально заготовляемые нек-рыми фирмами и составляющие их секрет. Нагнетание цементного раствора за кладку также до известной степени предохраняет кладку от химич. действия воды с содержанием сернокислых соединений, особенно если для нагнетания применяются специальные цементы.

Влияние мороза. В странах с холодным климатом мороз при известных условиях разрушающе действует на Т. Находящаяся в кладке вода, проникающая в нее из грунта или путем конденсации паров, замерзая, разрывает кладку, расслаивая ее и отрывая от нее куски цементной штукатурки и целых камней, не говоря о том, что известные породы камня совершенно не выдерживают периодич. замораживаний и оттаиваний и потому не должны допускаться в кладку. Первой мерой против разрушающего действия мороза на кладку служат предохранение ее от воды (смотрите выше), подбор надлежащих морозоупорных материалов и наконец общее отепление туннеля. Мороз действует не только на кладку, но и на грунт за кладкой, если он пропитан водой и если толщина кладки недостаточно предохраняет его от замораживания. Мокрый грунт, замерзая, оказывает давление на кладку и вызывает в ней определенные деформации. При небольшой толщине промерзающего слоя грунта деформации эти незначительны и остаются в пределах упругости кладки, и если при этом грунт не оказывает на обделку туннеля активного давления, то при оттаивании все элементы кладки вновь возвращаются в прежнее положение. Туннельная обделка как бы «дышит», стенки зимой сближаются (гл. обр. по середине), а летом отходят в прежнее положение. Такое движение стенок м. б. обнаружено иногда только точным измерением расстояний между ними в определенных местах. Если грунт оказывает активное давление на стенки, то обратное движение стенок в прежнее свое положение становится невозможным, т. к. грунт под дав-

яением следует за стенкой при ее выпучивании, для обратного же движения оказывает ей значительное пассивное сопротивление. Т. о. если и имеется нек-рый обратный отход, все же после каждого зимнего сезона остается некоторое остаточное выпучивание, к-рое, накопляясь с годами, становится значительным и явно видным наглаз. В стенках появляются сначала волосные, а затем уже вполне заметные продольные трещины, кладка разрушается и все состояние обделки становится угрожающим. Такие же явления наблюдаются и при отсутствии активного давления, если протяжение промерзающего слоя велико, и при напоре замерзающего слоя земли напряжения в кладке стен превосходят пределы упругости кладки. Мороз при этом изменяет иногда и самую консистенцию грунта; например плотная, ломовая глина под влиянием периодических замораживаний и оттаиваний размягчается и превращается в неустойчивую и жидкую.

Особенно опасно, если такой грунт находится под фундаментами стенок при заложении их в пределах промерза-емости. В таких случаях стенки начинают определенно садиться, увлекая за собой свод и вызывая со временем общее разрушение каменной обделки Т. Поэтому при назначении каменной обделки Т. толщину стенок и свода нужно сообразовывать с требованием, чтобы толщина промерзающего за кладкой грунта была настолько мала, чтобы не могла оказывать заметного влияния на выпучивание стен; особая осторожность требуется при встрече с мокрыми глинистыми грунтами. Непременным условием должно ставиться, чтобы фундаменты стен основывались вне пределов промерзаемо-сти грунта, а если Т. проходит в вечной мерзлоте,—то вне пределов возможного оттаивания его под действием теплого воздуха в Т. летом. Несоблюдение этого правила в условиях СССР давало часто плачевные результаты. Исключение м. б. допущено только для оснований в скалистом неразрушаюпхемся грунте. Затем для предотвращения притока воды к промерзающей периферии вокруг Т. полезно уплотнять грунт за кладкой нагнетанием за нее цементного раствора под давлением. Помимо разрушения кладки и разложения пород грунта закладкой мороз оказывает непосредственное влияние в самом туннеле. При наличии потоков воды в Т. при морозе образуются местами настоящие ледяные сталактиты и сталагмиты, а низ Т. покрывается сплошной ледяной коркой несмотря на -постоянное скалывание и удаление льда. Бывали случаи схода с рельсов поездов из-за покрытия пути льдом. В длинных Т-. дей-· ствие мороза далеко не равномерно по длине Т. У порталов, особенно со стороны господствующих зимних ветров, температура воздуха Т. близка к Г наружного воздуха, затем по мере удаления от портала она повышается, а соответственно с этим уменьшается и. глубина промерзания. Систематически собранных данных по этому вопросу пока еще нет, и при сооружении новых Т, необходимо наводить справки из практики Т., проложенных в аналогичных условиях. Действительным средством против разрушительного действия мороза в Т. служит его отепление и отоплейие. Небольшая еще практика на наших туннелях доказывает полную практичность этих мер. Для отепления Т. у обоих порталов закрывается на зиму особыми воротами или завесом, открывающимся только для прохода поезда и выпуска дыма от прошедшего поезда. Применение одной только этой меры уже значительно повышает t° Т. и может совершенно устранить вредное влияние мороза. Устройство ворот небезопасно для движения поездов; бывали случаи наезда на них поездов вследствие того, что сигнализация в туннеле затрудняется наличием дыма, сильно уменьшающего видимость сигналов. Поэтому безопаснее устраивать завесы из какой-нибудь ткани, которые в случае наезда поезд может легко прорвать- без вреда для себя. Отопление достигается печами, устраиваемыми в Т. у обоих или у наиболее холодного портала. В этом отношении большой практики еще нет, но устроенная в одном из Т. Уссурийской ж. д. у наиболее холодного портала (со стороны господствующих зимой ветров) простая кирпичная печь дает удовлетворительные результаты.

Нагнетание цементного раствора за кладку. Нагнетание цементного раствора за кладку во многих Т. было обязательно по окончании туннельной обделки для придания ей большей водонепроницаемости, для уменьшения осадок грунта, а также для более прочной связи обделки Т. с грунтом. Нагнетание производится под давлением 3—7 atm через отверстия диам. от 3 сантиметров на расстоянии ок. 2 метров друг от друга. Если нагнетание предуказано заранее, то в кладку заделывают, где нужно, гончарные или газовые трубочки диам. З ел, которые до производства нагнетания забивают деревянными пробками. В противном случае отверстия для нагнетания бурят в кладке обычным способом. Существует несколько приборов для нагнетания цементного раствора (Гретхеда, Бюинье, Першо и др.). Наиболее простой состоит из горизонтального цилиндра Р (фигура 40) длиной 1—1,5 метров и диаметром - 0,50 метров из котельного железа. По оси цилиндра расположен вал с лопатками Р для перемешивания раствора. Раствор вводится через запирающийся герметически люк о. Сжатый воздух поступает по трубке Т, давит на раствор и гонит его по трубке за кладку. Обе трубки снабжены кранами R и П₂ и кроме того нижняя труба м. б. разобщена с цилиндром и соединена с верхней трубкой Т, что делается в тех случаях, когда перед нагнетанием раствора считают полезным удалить из кладки воду предварительным нагнетанием воздуха. Сжатый воздух доставляется или из воздухопровода, если он имеется в Т., или подается особым компрессором. Трубка, подающая цементный раствор, соединена гибкие рукавом с металлическим наконечником, который всаживают

Фигура 59.

Фигура 66.

к- 3S6 —*129 Фигура 69.

7./0 —

Фпг. 63.

Фигура 68.

— 732 Фигура 70.

Фигура 62.

Фигура 65.

Фигура 61.

Фигура 81.

Фигура 87.

Фигура 88.

Фигура 76.

78.

Фигура 79.

Фигура 85.

в свинцовую трубку б. или м. значительной длины. Последнюю всовывают в отверстие кладки на 10—15 сантиметров и обмазывают кругом быстросхватывающимся цементом. Нагнетание обычно производится доотказа. По окончании нагнетания рабочий сжимает свинцовую трубку у кладки, спиливает и загибает т. о., чтобы не схватившийся еще и находящийся под давлением раствор не мог выпрыснуть обратно. Раствор для нагнетания берется или чисто цементный или с добавкой мелкого кварцевого песка. В качестве цемента употребляется порт-ландский или, еще лучше, шлаковый или пуц-цолановый цемент, к-рый является и более кислотоупорным. Быстросхватывающиеся цементы употребляются редко и не всегда дают хорошие результаты. При наличии в воде химич. агентов, действующих разрушительно на обыкновенные цементы, применяются цементы особого состава. Нагнетание раствора за кладку Т. полезно не только для окончательного уплотнения кладки и для преграждения доступа воды к ней, но и во многих других отношениях. Прежде всего оно уплотняет грунт над сводом Т., разрыхленный осадками, неизбеж-ными при прокладке Т. Если при этом нагнетание следует вскоре за окончанием Т., то разрыхление грунта не успевает зайти далеко и нагнетание его ликвидирует. Грунт т. о. приходит окончательно в состояние первоначального равновесия. Затем, уплотняя грунт и цементируя его, нагнетание создает самую тесную непосредственную связь между кладкой и грунтом, т. ч. малейшие деформации свода и стенок вызывают соответствующие противодействия со стороны грунта. Это особенно важно при учете сил трения и пассивного горизонтального отпора земли. Кроме того в грунтах песчаных вокруг свода и стенок образуется корка из отвердевшего цементного раствора, которая предохраняет собою кладку от разъедающего действия воды, содержащей вредные примеси. Наконец цементный раствор, обволакивая как футляром марчеванки, оставляемые за кладкой, предохраняет их от гниения и устраняет т. о. возможные сдвижки грунта.

Действие дыма на кладку. Кроме воды на кладку Т. часто вредно действует дым паровозов. Бывали случаи серьезных повреждений сводов туннелей под действием паровозного дыма при топке углем, содержащим много серы (Монружский Т. на Парижской окружной железной дороге). Особенно сильно влияние дыма в сырых Т., так как газообразные сернистые соединения, растворяясь в воде, более активно действуют на кладку. От дыма повреждаются главным образом верхние части туннеля, где преимущественно держится дым. Первое мероприятие против разрушающего действия дыма состоит в надлежащем выборе топлива с меньшим содержанием серы, затем устранение сырости в кладке, хотя бы путем нагнетания. Наконец при затруднительности заменить уголь другим, со держащим меньше серы, или иным топливом необходимо тщательно штукатурить внутреннюю поверхность свода (лучше торкретировать) и заменять эту штукатурку время от времени новой по мере надобности. Применение электрич. тяги было бы наилучшим решением вопроса.

Горные Т. Под горными Т. в данном случае разумеются Т., проводимые не только в горах, но также и в холмистой и даже равнинной местности под водоразделами в отличие от

Т. городских, где специфич. особенности создают и особенные условия работ, и в отличие также от Т. подводных, разрабатываемых совершенно особым образом. Горные Т. прокладываются для ж. д., для обыкновенных безрельсовых дорог, для судоходных каналов, для водоотводных и водонапорных каналов при гидротехнич. сооружениях и для других целей. Назначение Т. влияет гл. обр. на размеры Т., мало изменяя его тип, за исключением напорных гидротехнич. Т., в которых учитывается внутреннее давление .воды и должен быть обеспечена известная водонепроницаемость. В отношении производства работ горные Т. характеризуются тем, что вследствие их глубокого заложения можно прокладывать их только туннельным способом, не вскрывая поверхности, а также тем, что число атак для работ в этих туннелях ограничено и сводится обычно к двум, по одной от каждого портала, за исключением случаев, когда удается через шахты открыть работы в Т. помимо порталов. Наибольшее распространение получили Т. на ж. д. Размеры их зависят от числа путей и габарита подвижного состава. Резко отличаются Т. двухпутные и однопутные. На фигуре 41—85 даны типы Т. для одного и двух путей в разных странах. Относительно советских типов Т. следует обратить внимание, что глубина заложения фундаментов стенок этих типов недостаточна и оказывается в пределах промерзания грунта, что при глинистых грунтах вызывало во мнодих случаях повреждение Т., в особенности вблизи порталов. Типы Т. для безрельсовых дорог приближаются по своим очертаниям к двухпутным Т. для ж. д. Т. для каналов имеют ширину обычно 6—8 метров (фигура 86, 87). Ронский Т. для канала, соединяющего Марсельский порт с Роной, представляет исключение по своим необычайным размерам (фигура 88).

Основные способы разработки Т. Существующие способы разработки горных Т. известны гл. обр. под различными националь -ными наименованиями, не всегда при этом обоснованными. Различают способы: английский,

бельгийский, австрий- « р ский, новоавстрийский, способ потолочного разреза, германский, итальянский, американский.

Английский способ. В Англии первые туннели прокладывались в устойчивых грунтах, что позволяло разрабатывать их сразу на полный профиль ступенями, начиная сверху, без особенно сильных креплений, как показано схематически на фигуре 89. Снималась сначала верхняя часть калотты туннеля 1 без предварительной прокладки штольни, затем, несколько отступая от нее, разрабатывалась средняя часть 2 и затем на нек-ром отдалении—нижняя часть 3. Следом за разработкой породы шла каменная кладка, начиная со стенок а и кончая сводом б. Иногда разработка ведется сразу на полный профиль. При этом способе продольные лонгарины, поддерживающие грунт, опираются с одного конца на. готовый уже свод предыдущего законченного звена и с другого—на соответственным образом устроенное лобовое крепление забоя или прямо на грунт. Перед началом разработки

6

Фиг.

Г. Э. т. XXIV.

следующего звена должен быть закончена кладка обделки уже разработанного звена. После этого но мере разработки лонгарины протягиваются на следующее кольцо. Фронт работ таким образом был достаточно широк, но удаление разрабатываемого грунта и доставка материалов к самому забою в верхней части (калотте) при этом способе затруднительны, т. к. вагонетки при нем могут "доходить только до первого нижнего уступа. Для облегчения транспорта при англ, способе впоследствии стали предварительно прокладывать штольню в нижней части Т. (фигура 90). Эта штольня служила в то же время разведкой для определения грунтов впереди работ. Порядок разработки указан

Фигура 90.

цифрами. В слабых грунтах англ, способ разработки Т. сразу на полное сечение требует очень сильных креплений с переустановкой их по нескольку раз, что значительно удорожает работу. Длина разрабатываемого кольца при этом уменьшается из предосторожности до“2 м, тогда как при работе в устойчивых грунтах она доходит до 8 метров Англ, способ более применим в твердых устойчивых грунтах. Из Англии он перенесен в США, применялся отчасти во Франции, Германии и Швейцарии.

Бельгийский способ, называемый также французским по преимущественному распространению его во Франции, получил начало в Бельгии в начале 20-х годов прошлого столетия и с нек-рыми видоизменениями распространился по всем странам. Этот способ характеризуется пробивкой верхней направляющей штольни и устройством свода раньше стенок, как показано на фигуре 91. Штольня 1 располагается по оси Т. в верхней его части и обычно прогоняется на несколько десятков м вперед. Когда штольня 1 пробита на достаточную длину, приступают к боковой разработке Т. в той же верхней части, т. н. к а-лотты 2. Эта работа ведется небольшими участками от 3 до 4,5 и даже до 6 л (длина разрабатываемого участка равна двум или нескольким расстояниям между рамами штольни). Если штольня пробита достаточно далеко, разработка калотты для ускорения работ ведется сразу в нескольких местах, в расстоянии не менее 4,5 метров друг от друга и по преимуществу в наиболее слабых, выбираемых по чутью строителей. Немедленно по окончании разработки участка калотты там ставятся кружала и начинается кладка свода а. Свод при этом временно опирается на землю. Когда свод выложен сплошь на сравнительно большую длину, раскружален и окреп, приступают к разработке средней части Т., т. н. ш тросе ы 3. Эта работа производится без креплений под защитой возведенного свода продольными траншеями, причем пути приходится постепенно

Фигура 91.

передвигать с одной стороны на другую, постепенно при этом углубляясь. Работа эта мало отличается по существу от обычной разработки грунта под открытым небом. Между пятой свода и верхним ребром штроссы оставляется банкетка шириной не менее 0,70 метров (при проходе в нормальных грунтах). После разработки штроссы на всю глубину и допустимую ширину приступают к разработке грунта 4 для подведения стенок б под свод. Работу эту производят сразу в нескольких местах, достаточно удаленных друг от друга, и из предосторожности ведут ее небольшими частями, подводя стенки столбами не более 1,5—2 метров длиной. Работы ведутся в шном порядке, то есть одновременно не подводят стенок под один и тот же свод друг против друга. Свод при этом подпирается подпорками — ш т ребе л я м и (обычно достаточно двух на стенку длиной 2 ж). Успех прокладки Т. зависит от успешности пробивки направляющей штольни. Главное достоинство бельг. способа—его относительная дешевизна благодаря производству значительной части работ без креплений или с небольшими креплениями, затем большая гарантия против осадки грунта, благодаря -тому что потолок разработки остается самое недолгое время на крепях и сравнительно-быстро заменяется постоянной каменной обделкой—сводом. Главный его недостаток—это нек-рая медленность в работе, особенно чувствительная при длинных туннелях, вследствие необходимости перекладки путей и всякого рода трубопроводов при разных фазах работ и стеснения движения вагонеток в верхней штольне. Поэтому бельгийский способ иногда видоизменяют, устраивая предварительно нижнюю штольню с постоянными путями и трубопроводами сжатого воздуха, воды, кабелями и прочие Такая штольня хорошо дренирует грунт в верхней части Т., но несколько нарушает структуру и равновесие в вышележащих грунтах, вызывая дополнительные осадки. Другой упрек, который бросают бельг. способу,—это нек-рый риск обрушения свода при подведении под него стенок. Практика сооружения многих сотен км Т. по бельг. способу не дает однако оснований для подобных опасений. При правильном ведении работ небольшими частями с соблюдением необходимых предосторожностей подведение стенок под свод проходит совершенно безболезненно. Типичным примером бельг. способа служат работы по прокладке Т. парижского метрополитена. На фигуре 92 показан последовательный ход разработки: прокладка штольни уже описанным ранее способом, затем разработка калотты на крепях под защитой марчеванок. Первый ряд марчеванок калотты в Париже забивался за распорки (рошпаны) между верхняками рам штольни. Дальше разработка шла подобно тому, как и в штольне, но только на бблыную ширину. Марчеванки спереди подпирались филатами, которые при окончательном положении марчеванок плотно прижимали их к грунту посредством клиньев, вгоняемых между филатой и л о н гариной (из круглого леса), уложенной в потолке параллельно оси туннеля в конце первого пролета и подпертой стойками (штендерами) по числу рам штольни, в пределах которой разрабатывается калотта. Между клиньями забиваются марчеванки следующего пролета и расклиниваются постоянными клиньями, временные же клинья (филатные) убираются и на

косы и подведение стен место их загоняются марчеванки. (как и при разработке штольни). В следующем пролете также укладываются филаты, стойки, клинья и т. д., и калотта разрабатывается далее, следуя по возможности за теоретическими очертаниями свода. Кружала устанавливаются вне

Разработка калотты П

Кладка свода Ш

у//рг//щ

Ж

плавка стен калотты (план)

готовый тоннель

(план)

стен

Разработка штольни и j/стройство свода

Фиг. плоскости ферм калотты. Остальные работы ясны из фигура 92 и пояснений не требуют. При производстве кладки марчеванки почти всегда приходится оставлять за кладкой. При прокладке Т. в городах бельгийский способ иногда изменялся в том смысле, что после разработки калотты 1, 2 (фигура 93) еще до установки кружал немедленно разрабатывались котлованы 3 для стенок б, возводилась в них каменная кладка стен и затем клался свод я и разрабатывалась штросса 4. Способ этот применяется во всех тех случаях, когда признается рискованным закладывать, хотя бы и временно, свод Т. прямо на земле.

Австрийский способ впервые был применен в Германии при постройке Оберанского Т. в 30-х годах прошлого столетия и несколько позднее распространился в Австрии при сооружении больших Т. Основной характеристикой этого способа является пробивка сначала нижней направляющей штольни, затем верхней, после чего следует разработка сечения Т. последовательно на полный профиль и устройство каменной обделки, начиная со стенок и кончая сводом, как показано на схеме (фигура 94). Работы начинаются с прокладки нижней штольни I по оси Т. Когда она продвинется на известную длину, присту пают к пробивке верхней штольни 2, причем для спуска разрабатываемой породы и для подъема наверх материалов обе штольни соединяются вертикальными шахтами, или воронками, называемыми также ф у р н е л я м и, а иногда устраиваются наклонные шахты— * бремсберги, которые удобны для доставки наверх лонгарин. Из верхней штоль-ни ведется разработка верх-1 ней калотты 3 небольшими участками длиной 3, 4, 5 или 6 метров в зависимости от грунтовых условий. От верхней калотты переходят на том же участке (если высота Т. этого требует) к разработке нижней, или большой калотты 4. После нижней калотты разрабатывается нижняя часть—· штросса 5. Когда т. о. разработка сечения Т. на данном участке закончена на полный профиль, приступают к кладке стенок а, а затем свода б. Работы заканчиваются, если требуется, разработкой выемки под обратный свод в и кладкой его.Переход от одной фазы разработки к другой при австрийском способе сопряжен с постоянным изменением крепления. Схематически эти изменения показаны на фигуре 95, где бревна креплений и марчеванки показаны линиями, а торцы лонгарин точками. Фазы I ж II, соответствующие прокладке штолен, понятны сами собой из схемы. При переходе от верхней штольни к верхней ка-лотте (фаза III) все давление от потолка штольни передается через уложенную под верх-няк пару лонгарин и стойки под ними на поперечные брусья—швеллеры, уложенные внутри калотты в специально пробитых из штольни траншейках. За лонгари-ны заводятся марчеванки, и в дальнейшем разработка верхней калотты ведется, как и при бельгийском способе, причем стойки опираются на упомянутый выше швеллер. При переходе от верхней к большой. калотте сначала укладывают в особых траншейках, устроенных из

Фигура 93.

верхней калотты, швеллеры и на них постепенно переводится через новые стойки давление от потолка верхней калотты (при этом швеллеры и стойки верхней калотты убираются). После этого приступают к уширению большой калотты с креплением потолка, как и при разработке верхней калотты. Разработку штроссы начинают с укладки внизу с боков нижней штольни и в плоскости ферм большой калотты больших коротких лежаков (фаза F). Затем разбирают потолок нижней штольни, разрабатывают грунт над ним до швеллеров большой калотты и ставят под швеллер первые стойки, упирающиеся в [лежаки. После этого при постепенной а

Фигура 95.

разработке штроссы с обоих боков подпирают швеллеры новыми стойками, переводя т. о. все давление от потолка разработки через швеллеры и стойки на лежаки, уложенные в подошве Т. Переход от верхней штольни к верхней калотте детально показан на фигуре 97—99.

вают строга по уровню заготовленные швеллеры. Швеллер представляет собою бревно, отесанное на два канта (для лучшей передачи давления на землю). Эти швеллеры определяют собою плоскости .ферм верхней калотты. На швеллеоы переводится давление от потолка штольни через штенцеры, подпертые под установленные ранее лонгарины. Штендеры устанавливаются комлями вверх для лучшего сопряжения с лонгаринами, а внхгзу подклиниваются клиньями. «Мальчики», поставленные временно под лонгарины, после этого убирают

и приступают к боковой разработке калотты. Для этого разбирают грунт с боков штольня, за каждую лонгарину заводят марчеванки (фигура 98) и забивают в грунт, как при пробивке штольни. Временно марчеванки поддерживаются филатами и мальчиками, распертыми клиньями. Когда грунт разработан до места установки вторых лонгарин, под передние концы забитых марчеванок заводят лонгарины, которые подпираются штендерами на клиньях. Между марчеванками и лонгаринами кладут филаты и филатные клинья (как в штольне) и марчеванки плотно прижимают к грунту. Между соседними лонгаринами забивают распорки— рошпаны, или шпаны. Разработка и крепление следующего пролета калотты ведутся способом, уже известным из описания крепления штольни и калотты по белы, способу. При более стойких грунтах работы по креплению упрощаются. Вместо швеллера можно упирать штендеры прямо на грунт через небольшие|подкладки. Возможно бывает вести

Работа начинается с укладки первой пары лонгарин требуемой длины (если только эти лонгарины не были установлены ранее при усилении штольни). Лонгарины заводятся под верхняки и подпираются временными подпорками в плоскости рам штольни, называемыми мальчиками (фигура 96). Одновременно с этим в промежутке между рамами штольни вырывают траншейки для укладки швеллеров калотты, сравнительно небольшой длины (несколько длиннее ширины штольни), и уклады-

работу без марчеванок, оставляя потолок временно без поддержки и укрепляя его лишь потом досками, заводимыми между лонгаринами. При переходе от верхней калотты к большой прежде всего вырывают в промежутках между фермами верхней калотты траншейки, обычно до уровня пят свода, и в них устанавливают строго по уровню швеллеры большой калотты (фигура 99). Швеллеры эти выбирают из толстого леса (ок. 40 см), отесывают на два канта и по длине делают почти равными пролету свода с таким расчетом, чтобы при подклинивании они могли служить распоркой для стенок обделки (т и р а н т о й). Их делают составными с врубкой по середине, б. ч. сложным зубом с затяжкой и поковкой. Цельный швеллер без врубки нельзя было бы завести на место среди леса креплений. На швеллеры устанавливают (комлями вверх) штендеры большой калотты, которые через лонгарины, уложенные при разработке верхней калотты, передают давление деформации, а также для облегчения разборки крепей между кружалами и лонгаринами ставят небольшие распорные стойки—мальчики. Опалубка укладывается по мере возведения кладки. Одновременно с производством кладки разбираются крепления. При приближении кладки к лонгарине сначала убираются всё штендеры этой лонгарины, и они остаются держаться только на мальчиках. Затем, когда кладка подходит вплотную к лонгарине, уби-

Фигура 100.

Фигура 101.

от потолка верхней калотты на новые швеллеры. Дальнейшее расширение большой калотты идет, как и в малой калотте. Разработка штроссы ведется уже описанным способом. Штендеры штроссы распираются между собой распорками. В последний штендер упираются распорки, подпирающие лонгарины, устанавливаемые по бокам окончательно разработанного Т. За лонгарины заводятся марчеванки, как и при разработке калотты (фигура 100).

После разработки штроссы немедленно приступают к каменной кладке стенок, установив предварительно для нее соответствующие формы. Стенки по мере возведения их (при наличии рают и мальчики, а вместе с ними и лонгарину. Марчеванки обычно не удается убрать, .и они остаются за кладкой. На фигуре 102 изображена кладка обратного свода. Во многих случаях в зависимости от грунтовых условий, а также строительных навыков инженеров и рабочих указанные здесь приемы разработки несколько видоизменяются, но в общем остаются те же.

Дальнейшим усовершенствованием австр. способа в смысле ускорения работ служит новоавстрийский способ (фигура 103). При этом способе прокладка нижней штольни должна идти с максимальной быстротой, что для скалистых грунтов при современных буриль

бокового давления земли) распираются распорками, упирающимися в последние штендеры штроссы. По возведении стенок устанавливаются кружала для кладки свода. Своим нижним концом кружала опираются на прогоны, уложенные вдоль пят свода и поддерживаемые рядом стоек (фигура 101), поставленных вдоль стен и опирающихся нижними концами на обрез фундаментов через прогоны и клинья. По всему своему контуру кружала подпираются еще стойками, опирающимися на прогоны, уложенные на швеллеры. При большом расстоянии между замком свода и швеллером кружальные фермы разделяются по высоте еще особыми горизонтальными распорками (тирантами). Для предохранения кружал от ных машинах является вполне осуществимым. Из проложенной т. о. далеко вперед нижней штольни начинается через шахты сразу в нескольких местах разработка верхней штольни с последующей одновременной разработкой калотты и штроссы, как и при обыкновенном австр. способе. Т. о. новоавстр. способ дает возможность увеличить число забоев, благодаря чему сильно ускоряется разработка всего Т. Успех работ на всем Т. зависит в таком случае всецело от успешности пробивки нижней штольни. Одним из типичных примеров австр_;способа работ может служить Караванкенский Т. в Австрии. Австр. способ имеет много достоинств. Прежде всего устройство нижней штольни дренирует всю вышележащую часть туннеля и позволяет вести там работы насухо, затем укладка в этой штольне неизменяемого до конца работ путевого строения обеспечивает беспрепятственную вывозку разрабатываемой породы и доставку необходимых материалов; в этой же штольне укладывают также неизме-

Фигура 104.

няемо до конца работ всякого рода трубопроводы и кабели, не требующие переустройства и перекладки при разных фазах работы, что имеет большое значение для бесперебойного производства работ, особенно при длинных Т. Большим преимуществом австр. способа перед другими является также возможность в случае сильного бокового давления противодействовать ему при возведении стенок через распорки между ними и штендерами штроссы. Наконец очень ценное преимущество представляет собою новоавстр. способ, позволяющий увеличивать фронт работы и тем содействовать ускорению сооружения Т. К недостаткам австрийского

способа по сравнению с бельгийским следует отнести сравнительно высокую стоимость его, большой расход лесных материалов, применение очень сложных креплений, а также необходимость держать на креплениях сравнительно долгое время потолок разработки до обделки его каменной кладкой, что, несмотря на все меры предосторожности, сопровождается осадками грунта и представляет опасность при сильных давлениях.

Способ потолочного разреза впервые был применен при постройке швейцарского Т. Альбула и затем получил большое распространение в Швейцарии и в Норвегии при работах в устойчивых скалистых грунтах. Работы при этом способе (фигура 104) начинаются с прокладки нижней направляющей штольни 1, как и при австр. способе. По мере прокладки

штольни в потолке ее по оси делается на нек-рую высоту вертикальный прорез 2, после чего потолок штольни покрывается сильным деревянным настилом, и дальнейший прорез вверх 3 и боковые разработки 4 и 5 ведутся с потолка штольни, на к-рый сваливается временно до нагрузки в вагонетки разрабатываемая порода. После того как разрез закончен до самого потолка Т., приступают к боковой разработке всего верха Т.—калотты 4 и 5 и затем к разработке оставшихся частей с боков штольни— 6. Каменная кладка начинается по окончании всей разработки на полный профиль, причем сначала выкладывают стенки а, а затем свод б. Главное преимущество этого способа заключается в удачном распределении разработки, облегчающем производство ных работ, благодаря чему расход на бурение и на вещества при этом способе значительно меньше, чем при австрийском, и составляет экономию ок. 30% на 1 м³ разработки. В слабых грунтах, не вызывающих больших расходов на бурение и вещества и требующих много креплений, этот способ теряет все свои преимущества. Примером разработки по этому способу может служить Лечбергский Т. в Швейцарии длиной 14¹/₂ км (фигура 105) и базисный^Гауенштейнский там же.

Германский способ впервые был применен при прокладке Т.Трон-куа для канала Сен-Каи-тен во Франции в начале 19 в и затем лет через 30 был перенесен в Германию. Основная идея этого способа заключается в устройстве обделки Т. в особых штольнях. Т. к. при этом основное центральное земляное ядро остается нетронутым до полного окончания стенок и свода и служит опорой для крепей и кружал, то этот способ называется еще способом центрального ядра (фигура 106). При этом способе сначала прокладывают на месте будущих стенок 1 одну или две (или даже более) штольни. Штольни эти заполняются каменной кладкой по очертанию стенки а, причем прокладка верхней штольни не начинается ранее окончания каменной кладки в нижней. Для устройства свода б пробивается штольня 2 вверху по оси Т., и далее работы идут, как при бельг. способе (разрабатывается калотта 3 и ядро 4, последним кладется обратный свод в), но только пяты свода опираются не на землю, а на готовые уже стенки. Главное достоинство этого способа заключается в том, что при разработке небольшими штольнями давление на крепи Т. сводится к минимуму и не вызывает больших осадок их. К недостаткам германского способа следует отнести большую медленность работ и высокую стоимость их, вследствие чего в горных туннелях он давно уже покинут, но снова возник при сооружении туннелей в городах, при больших пролетах (на станциях), при проходе в слабых грунтах, а также при проходе под зданиями.

Итальянский способ был применен итальянцами на коротком протяжении в Симплонском Т. при встрече с исключительно сильным давлением, а также в нек-рых итал. Т. Сущность его (фигура 107) заключается в том, что после пробивки нижней штольни 1 с очень сильным креплением непосредственно над обратным сводом (крепления штольни в Симплоне состояли из железных балок) из штольни разрабатывают на короткое протяжение пространство для обратного свода 2 под штольней и для стенок 3 и немедленно производят кладку обратного свода а и стенок б, причем все остающееся свободное пространство между рамами штольни и выведенной кладкой также запол

няют кладкой на более тощем растворе. Работая т. о. последовательно небольшими секциями, создают на всем участка с сильным давлением прочную основу из обратного свода стен и зажатых рам штольни, что дает возможность приступить к верхней части Т. Для этого пробивают вторую штольню 4 меньших размеров, разрабатывают малыми частями ка-лотты 5, б и 7 и кладут свод в В Симплонском Т. перед устройством постоянного свода выкладывался внутри Т. временный свод, служивший кружалами для постоянного. Способ этот обходится естественно очень дорого. В Симплоне при средней стоимости всего Т. ок. 1 400 руб. за 1 п. м (под один путь) работы по итал. способу на протяжении около 40 метров обошлись около •8 400 руб. за 1 п. метров.

Американский способ характеризует не столько метод разработки, сколько систему креплений. Возможен он только в стойких грунтах при незначительном и равномерном

Фигура 10 8.

Фигура 109.

давлении. Ход разработки ведется по схеме, изображенной на фигуре 108. Разрабатываются сначала верхняя штольня 1 и 2 по оси Т. и затем две боковых 3 с боков калотты. Получившаяся разработка крепится рядом коротких деревянных брусьев (фигура 109), располагаемых по внешнему очертанию Т. и образующих собою своего рода свод из деревянных клиньев. В пятах. брусья такого деревянного свода опира ются на деревянные прогоны. После этого разрабатывается штросса 4 (фигура 108), причем под прогоны, поддерживающие свод из деревянных брусьев, подводятся деревянные стойки. На фигуре 109 изображен Т. Канадской Тихоокеанской ж. д. Крепления иногда остаются в обделке и после открытия движения по Т. » Обрушения Т. при постройке. Обрушения строящихся Т. происходят б. ч. от недостаточности технич. надзора и от излишней погони за экономией или за темпами проходки, а иногда и от действительно непредвиденных обстоятельств. При обнаружении сильного давления, сказывающегося в деформациях крепей, необходимо немедленно приступить к их усилению, не разбирая старых. При заметном увеличении притока грунтовых вод необходимо стараться установить его причину и, если вода угрожает работам, принять меры, как при проходе в сильно водоносных грунтах. Во всяком случае средства для удаления воды должны значительно превышать возможный приток ее в Т. Необходимо следить, чтобы удаляемая вода не содержала осадков, что указывало бы на вынос вместе с водой частиц грунта. Щели между марчеванками должны в таком случае забиваться паклей, за марчеванки, где возможно, надо забивать сено, солому, ветки ельника и прочие, устраивать вторую обшивку вокруг разработки с заполнением пространства между ними фильтрующим материалом. Отнюдь не следует при этом преграждать доступ воды в Т., так как при последующей разработке вода прорвется в Т. с еще большей силой, вынося с собою грунт. Необходимо только свести к безобидному минимуму вынесение земляных частей из грунта. В случае образования пустот за креплениями необходимо их заполнить глиной или вынутой породой, деревом, камнем и прочие, т. к. подобного рода пустоты могут вызвать осадки и сдвиги грунта над Т. и "нарушить первоначальное равновесие земляных масс горного массива, значительно увеличив давление на Т. В некоторых случаях становятся необходимыми меры консолидации грунта замораживанием или нагнетанием цементного раствора, а также силикатизацией его. Бывают случаи, когда катастрофы в Т. трудно предусмотреть, например при встрече с большими подземными резервуарами воды при водонепроницаемой оболочке их, когда подход к ним происходит незаметно, или при встрече со скользящими по мокрой глине глыбами скалы, оказывающими сильное сосредоточенное давление на туннельную крепь. В случае обвала Т. необходимо в первую очередь после спасания людей принять меры к пресечению дальнейших обвалов. Ближайшие к месту обвала части Т. должны быть усилены, иногда даже возведением каменных столбов, стен и тому подобное. Необходимо найти доступ к пустоте, образовавшейся над Т. (если есть основание предполагать, что обвал не распространился до дневной поверхности), и заполнить ее камнем, деревом, кладкой. При наличия большой воды принимают меры к осушению места обвала прокладкой дренирующих штолен или другим· образом или же нагнетанием цементного раствора укрепляют грунт. Если обвал распространился до дневной поверхности и на ней образовались воронки, то эти воронки необходимо завалить глинистым грунтом, чтобы предотвратить проникание в Т. поверхностно^ воды. Восстановительные работы на месте обвала ведутся малыми частями с соблюдением величайших предосторожностей. Часто применяют герм, способ, то есть сначала пробивают штольни для стенок, производят кладку стенок и затем ведут работы по устройству свода.

Повреждения эксплоатиру емых Т. Нередко Т. спустя несколько и даже много л^т после постройки подвергаются повреждениям и разрушениям. Причины этих повреждений заключаются: 1)в изменении геологических условий, существовавших до постройки, 2) в изменении состояния обделки Т., 3) в случайных явлениях и 4) в комбинации всех пред-идущих факторов. Изменение геология, условий б. ч. вызывается самим же Т. Усиленный приток грунтовых вод, происходящий как при постройке, так и при эксплуатации Т. через дренирующую прослойку за сводом и окна, часто вызывает размывание грунта и вынос его в Т. Над сводом Т. образуются пустоты, вызывающие опасные падения отдельных масс грунта на свод или общий сдвиг его, усиливающий давление на Т. Но действие воды на грунт, в особенности текучей, этим не ограничивается. Она не только вымывает слабые грунты, но и разлагает грунт, часто превращая его из твердых скалистых пород в мягкую. Известны случаи разложения под действием текучей воды твердых кварцевых порфиров в глинистую массу и затем вымывание этой глины (Лагар-Аульский Т. на Уссурийской железной дороге), разложение талько-хлоритовых сланцев в глину (Уральский Т. на линии Казань — Свердловск) и много других. В суровом климате действие воды еще усиливается при этом периодич. замораживаниями и оттаиваниями грунта за кладкой, особенно чувствительными для глины. Изменение в состоянии каменной кладки Т. вызывается химич. причинами или же механическими вследствие увеличения давления и под действием мороза. Меры для борьбы с разрушениями в готовых Т. были указаны выше. Исправление повреждений в законченных Т. производится тем же способом и соблюдением тех же мер предосторожностей, как при исправлении Т., находящихся в постройке. Особое внимание при этом должен быть обращено на поддержание движения при ремонте Т. При двухпутных Т. дело решается просто. На ремонтируемом участке один путь закрывают, другой же путь переводят на середину Т., и т. о. по бокам пути остается достаточно места для постановки кружал и крепей. Кружала должен быть прикрыты сплошной опалубкой для предупреждения падения грунта и материалов на проходящие поезда. В однопутных Т. положение осложняется. Если можно не дорого устроить обходный путь вне Т., то это для работ наилучшее решение. В противном случае приходится конструировать особые крепи, не стесняющие габарита подвижного состава. Задача не всегда возможная, и тогда уже становится необходимым временное закрытие движения по Т.

Т. в городах. В отличие от горных Т. городские Т. прокладываются б. ч. сравнительно не глубоко, и потому при их сооружении не приходится встречаться с теми исключительными давлениями земли, которые иногда так осложняют прокладку горных Т. Другим немаловажным преимуществом неглубокого заложения городских Т. является возможность разделить прокладываемый Т. на произвольное число небольших участков, развить т. о. фронт работ и закончить линию в короткий срок. Но эти преимущества слабо искупают специфич. затруд нения, возникающие при прокладке Т. в городе. Прежде всего современный город с его многочисленными потребностями располагает чрезвычайно развитой сетью всякого рода подземных сооружений: канализация, водопровод, водостоки, заключенные в Т. речки, каналы, подземные дороги, газопроводы, электрич. кабели разного напряжения и прочие Эти подземные сооружения сильно осложняют прокладку городских Т. Приходится часть трубопроводов переносить на другое место, а в отношении остальных принимать все меры предосторожности для охраны их от повреждений. Затем при трассировке Т. под улицами города трудно избежать приближения их к фундаментам зданий, а иногда приходится решаться и на проход под зданиями. Ни малейших осадок здания допускать нельзя, а потому проход под такими зданиями или далее вблизи их требует дорогих предварительных работ по укреплению их фундаментов или особых методов работ. Но и при благополучном решении этой задачи все же при прокладке Т. под улицей большого города должны приниматься особые меры против осадок грунта, т. к. даже и небольшие осадки могут вызвать порчу дорогой уличной мостовой и трамвайных путей. Наконец перед строителями Т. в городе всегда стоит задача по возможности не стеснять при производстве работ уличного движения. В зависимости от указанных затруднений, а также топографических· и гидро-геологических особенностей в разных городах выработались различные типы городских Т. Немалую роль в выборе того или иного типа имеют также состояние пром-сти в стфане, обеспечение ее теми, или иными материалами и строительные навыки инженеров. Городские Т. устраиваются либо сводчатыми из каменной или бетонной кладки, либо с плоским перекрытием (металлическим или железобетонным), либо в виде круглых чугунных труб, называемых в Англии т ю-б а м и. Работы по прокладке этих Т. ведутся или в открытых котлованах (для плоских, а иногда и сводчатых Т.), или обычным туннельным способом на деревянных крепях (при сводчатых Т.), или при помощи т. н. щита (при тюбах, а иногда и сводчатых Т.).

Тюбы для городских туннелей получили теперь исключительное распространение в Лондоне для линий метрополитена. На первых линиях, строившихся еще в шестидесятых годах прошлого столетия, туннели прокладывались на небольшой глубине и перекрывались каменными или же кирпичными сводами, а иногда и плоскими перекрытиями, причем работы велись не туннельным способом, а сверху в перекрытых особым настилом котлованах. При таком способе пришлось предварительно производить большие работы по перекладке или предохранению от повреждений сложной сети подземных городских сооружений, находившихся на трассе метрополитена, а в Лондоне эта сеть была очень хаотична. Кроме того при. узости улиц линии метрополитена часто проходили вблизи домов, под которые приходилось в таких случаях подводить фундаменты. Эти подготовительные работы были настолько значительны, что обходились дороже сооружения самого метрополитена, а стеснение уличного движения вызвало ропот населения и даже· много исков к компании метрополитена.

При дальнейшем развитии сети в 90-х годах, прошлого века лондонские инженеры, чтобы избежать пересечений с другими подземными сооружениями, решили зарыться глубоко в землю и остановились на типе чугунных круглых труб-тюбов, прокладываемых в земле при помощи щита, что дало перед тем хорошие результаты при переходах туннелями под дном реки Темзы в Лондоне. Этот тип применяется в Лондоне и по настоящее время. Тюбы устраиваются каждый под один путь и располагаются попарно на одну двухпутную линию. Они проходят на глубине 12—30 м, не встречаясь с другими городскими подземными сооружениями, при пересечении же линий между собой они располагаются на разных уровнях. Тюб представляет собой круглую трубу диам. 3,40— 3,80 метров и состоит из отдельных чугунных звеньев, сбалчиваемых между собою. Звенья отливаются из мелкозернистого высокосортного чугуна, имеют стенки толщиной 2,5 см, усиленные по периметру ребрами высотою 6,3 см, обращенными внутрь. В стыки между звеньями одного и того же кольца зажимаются деревянные, пропитанные креозотом реечки, а в круговые швы между кольцами закладывается остающееся за хвостом вокруг тюба, заполняется цементным раствором, нагнетаемым под давлением в несколько atm. Опыт показал, что для работы щитом особенно благоприятна плотная, пластичная глина без валунов при достаточной мощности этого пласта. Работы при помощи щита в такой глине и на известной глубине не вызывают ни малейшей осадки грунта и могут вестись под зданиями без предварительного укрепления фундаментов. Именно наличие такого мощного слоя глины в лондонской подпочве и склонило англ, инженеров к применению тюбов для лондонского метрополитена. За первыми тюбами имеется уже более 30 лет существования, и после этого при непрерывно развивающейся до сих пор сети лондонского метрополитена все новые линии сооружаются в тюбах, что говорит о несомненной целесообразности этого типа в лондонских условиях. Но при работе щитом в грунтах сыпучих и особенно плывунных получаются осадки грунта, т. к. несмотря на закладку шандор впереди щита, наложение глиняных пластырей и прочие.

просмоленная или все стыки зачека-ниваются свинцом. Вся внутренняя поверхность тюба обделывается бетоном. Для прокладки тюба применяется щит Гретхеда (фигура 110), представляющий собой цилиндр, склепанный из железных листов, усиленный спереди чугунным кольцом, заостренным в виде резца, к-рый при продвижении щита врезывается в грунт. Задней своей частью щит опирается по своему периметру на собранные кольца тюба. Вертикальная поперечная диафрагма и продольные связи дают щиту необходимую жесткость .По окружности щита расположены гидра-влич. прессы, поршни которых при выдвижении упираются в последнее собранное кольцо тюба и т. о. проталкивают весь щит вперед на полный ход поршня, равный длине кольца (0,46 м). Выемка грунта производится через прямоугольное отверстие в диафрагме щита (при помощи особого экскаватора, если грунт это позволяет). Когда щит под действием прессов продвинулся вперед на длину кольца, то под защитой хвоста, к-рый задней своей частью опирается на последнее собранное кольцо, собирается новое кольцо, и так работа идет дальше. Небольшое кольцевое пространство,

в отверстие щита устремляются частицьГгрун-та, не только находящиеся впереди его, но и из ближайшей наружной периферии; движение грунта при этом неминуемо передается в верхние слои, что вызывает осадки на поверхности. Тюбы требуют для своей обделки большого количества высокосортного чугуна (до 3 тонны и более на In. м), но при развитой металлургии, пром-сти Англии спрос на высокосортный чугун легко удовлетворялся, и заготовка его обходилась недорого (ок. 60 р. за тонн). Несмотря на это все же стоимость прокладки тюбов велика даже для Англии (ок. 600 р. довоенных за 1 п. м однопутного Т., или 1 200 р. для линии из двух однопутных тюбов). Сооружение Т. с чугунной обделкой при помощи щита применялось также на метрополитенах Нью Порка и Парижа, но исключительно под реками или в подходах к ним и всегда с применением сжатого воздуха. Преимущественное распространение их в Лондоне находит себе объяснение в совокупности следующих трех факторов: 1) сложности и запутанности сети подземных сооружений в Лондоне, в прежнее время явившихся большим препятствием для неглубокого заложения туннеля метрополитена; 2) наличия на известной глубине мощного пласта плотной, пластичной глины, особо благоприятной для работы щитом; 3) сильной металлургической промышленности Англии, обеспечивающей надлежащую и недорогую заготовку чугунных колец для тюбов. Кроме того весь предыдущий опыт и навык английских инженеров к таким работам при прокладке туннеля под Темзой немало способствовали предпочтению, отданному ими этому способу и для прокладки городских туннелей.

Т. с плоским перекрытием получили преимущественное распространение в Берлине при постройке метрополитена и теперь в Нью Иорке. В Берлине были неизвестны те затруднения, какие выпали на долю Лондона при встрече с сетью других подземных городских сооружений. В Берлине подземные трубы и кабели укладываются под тротуарами. Улица от них свободна,иее можно вскрывать, не трогая уложенных в землю сооружений. Только при пересечениях с поперечными улицами приходится встречаться со всеми подземными трубами и кабелями этих улиц. Но при такой встрече уже не представляется затруднительным пропускать эти трубопроводы над или под Т. метрополитена даже при неглубоком заложении «го. С другой стороны, неглубокое заложение метрополитена диктовалось в Берлине природными условиями. Берлин расположен в долине р. Шпрее. Грунт там состоит из песчаных наносов этой реки, сильно водоносных, причем горизонт грунтовых вод начинается близко от поверхности земли. Туннельные работы в водоносных грунтах вообще тяжелы, поэтому естественно было стремление строителей берлинского метрополитена не заглубляться сильно в эти слои, тем более что расположение сети других подземных сооружений не ставило трудно преодолимых препятствий для прокладки Т. в верхних слоях, ближе к мостовой. Стремление поднять Т. метрополитена возможно ближе к мостовой предопределило и самый тип Т. Только плоское перекрытие наилучше решает эту задачу, и именно этому типу было отдано предпочтение в Берлине. Плоский тип требует большого количества металла для своего перекрытия, но для столицы Германии с ее сильной металлургии, пром-стыо расход на металл не мог являться препятствием. Берлинские Т. устраиваются двухпутными и состоят обычно (фигура 111) из двух бетонных стенок, соединенных внизу общим бетонным лотком и перекрытых сверху потолком, подпертым по середине стойками. Самый потолок состоит из бетонных сводиков между поперечными двутавровыми балками, уложенными на стенки и средние прогоны, поддерживаемые стойками. При сильных давлениях земли стенки армируются также двутавровыми балками,

приклепываемыми к поперечным балкам перекрытия. Для защиты от грунтовых вод весь Т. обертывается двумя или тремя рядами толя с промазкой из клебемассы. Эта изоляция прикрывается бетонной рубашкой. В последнее время появилась тенденция устраивать Т. без средней стойки. Работы ведутся в открытых котлованах. При узости нек-рых улиц линии метрополитена подходят довольно близко к домам, причем дно котлована в общем было ниже фундаментов домов. При слабости грунта перед строителями прежде всего стояла задача нет допустить высасывания его вместе с водой при водоотливе и пресечь всякие утечки грунта через стенки ограждений котлована. Иначе неизбежные осадки грунта могли бы вызвать повреждения ближайших к котловану зданий. Для работ был повсеместно применен метод искусственного понижения грунтовых вод путем откачки воды из трубчатых колодцев, расположенных вдоль трассы Т. В Берлине он увенчался полным успехом. Откачиваемая через трубчатые колодцы вода при анализе оказывалась совершенно чистой без малейшей примеси частиц земли. Добившись понижения грунтовых вод ниже дна котлована, строители могли вести работы в нем насухо. Общий ход работ следующий. Сначала забиваются вдоль наружных очертаний будущего Т. сваи из двутавровых балок длиной 10 метров на расстоянии 2 метров друг от друга, После этого вскрывается мостовая и приступают к рытью котлована, закладывая по мере углубления его доски за полки двутавровых свай. Верхние концы двутавровых свай при этом распираются бревнами на клиньях. Доски в случае надобности припазовываются и конопатятся. Как только показываются грунтовые воды, пускают в действие насосы заготовленной заранее системы трубчатых колодцев и понижают до требуемой глубины уровень грунтовых вод. Когда котлован доведен до конца, устраивают бетонную подготовку для изоляции на дне и стенках котлована. На бетонную подготовку дна и стен накладывают изоляционный слой из рядов толя на асфальтовом гудроне, и после этого происходит набивка бетоном лотка Т. Затем на окрепшую бетонную кладку лотка ставят стойки, собирают весь металлич. каркас Т., бетонируют стены, бетонируют сводики между балками перекрытия, причем прекращают откачку воды, укладывают изоляцию сверху перекрытия и бетонный предохранительный слой. По окончании работ Т. мостовую приводят в первоначальный вид, а двутавровые сваи вытаскивают; для предупреждения сцепления с бетоном эти сваи предварительно обертывают кровельным железом. В тех случаях, когда не разрешалось прерывать движение на улицах, работы велись тем же порядком, но только котлован перекрывался сплошным настилом из брусьев и досок. Для этого к забитым для ограждения котлована двутавровым сваям приклепывали в верхней части прогоны из швеллерных балок, на них укладывали поперечные двутавровые балки, на которые накладывали обрезные деревянные брусья (16x30 см) и затем сплошной дощатый настил. Работы по устройству настила производились в ночное время.

T. с плоским перекрытием в последнее время широко применялись на метрополитене в Нью Порке, хотя там строились также Т. сводчатые и тюбы (при пересечении рек). Но в Нью Иорке применение плоского перекрытия объяс-j няется не геоло-

гич. условиями: ||| твердый скали-

saS стый грунт (б. ч. гнейс) с верхним небольшим на

Фигура И 2.

пластованием лессовых отложений был одинаково неблагоприятен и для сводчатого и для плоского перекрытия. Предпочтение, отданное в настоящее время последнему типу, находит себе объяснение в условиях планировки и жизни великого американского города. Центральная часть Ныо Порка расположена на узком сильно вытянутом полуострове Манхатан. Главные улицы этой части (авеню) направлены вдоль полуострова, в этом же направлении преимущественно движутся и массовые людские потоки, которые при лихорадочной, интенсивной жизни Нью Порка достигают больших размеров. При сооружении подземного метрополитена прокладки одной двухпутной линии под такимй авеню было недостаточно. Помимо нормальных линий с обычными небольшими расстояниями между станциями в Нью Иорке пришлось строить независимо от них параллельные линии с большими перегонами, где скорости значительно повышены. Таких линий (тихоходов и скороходов) имеется по четыре и больше под одним авеню. Естественно, что при таком количестве параллельных туннельных линий под одной и той же улицей их сечение для более компактной укладки должен быть прямоугольным, то есть с плоским перекрытием.

Примером такого расположения могут служить туннели под Лексингтон-Авеню, а также туннели недавно построенных линий в Нью Иорке (фигура 112). Туннели с плоским перекрытием для ньюиоркского метрополитена устраивались обыкновенно из железных балок и стоек, напоминая собою конструкцию берлинского метрополитена. Иногда, когда можно было располагать некоторым временем, чтобы дать схватиться бетону, балки и стойки устраивались железобетонными. Там, где можно было не считаться с уличным движением (в парках, на больших площадях), работы по прокладке Т. велись в открытых котлованах. На улицах же с б. или м. интенсивным движением котлованы перекрывались для проезда деревянным настилом, под которым и производились работы. Стеснение уличного движения при этом ограничивалось только временем работ по устройству перекрытия. Все мешающие работам подземные канализации предварительно перекладывались на новое место, а для проводки газа временно подвешивались газопроводы над улицами. В иных случаях при работах вскрывалась лишь часть улицы около тротуара (фигура 113), а остальные работы велись под землей туннельным способом, как например на 5-й Авеню (главная улица Ныо Порка), где полное вскрытие мостовой не было допущено даже и на короткое время. Грунт в этом месте был типичный ныоиоркский—вверху песчано-глинистый, внизу— скала. Работы начинались с устройства траншеи А вдоль тротуара, в которой прокладывалась первая линия. Прокладка остальных параллельных линий велась подземным способом. Для этого пробивали над будущим Т. поперечные штольни В обычным туннельным способом с забивкой марчеванок. Затем эти штольни углубляли и в них закладывали балки для потолка будущего Т., а также столбы (для чего прорезывалась особая траншея С в скале). По окончании потолка можно былопод защитой его разработать и убрать ядро скалы Л. Плоские Т. устраивались также в Будапеште, Токио, Сиднее, в виде исключения в Париже (фигура 114) и многих других

Фигура из. городах. В Париже работы велись несколько иначе. Сначала в узких траншеях прокладывали стенйи Т., что мало стесняло уличное движение. Затем вскрывали улицу и на стенки укладывали плоское перекрытие. Работы эти были связаны с перерывом уличного движения, но на короткое сравнительно время, так как

канализации, t. е. в канализационные трубы попадают и домовые и ливневые воды с мостовой. Этим трубам всюду даны большие размеры, дающие возможность рабочим проходить внутри (высота не менее 1,80 м). В этих трубах обычно расположены все водопроводные, воздухопроводные (сжатый воздух) и прочие трубы, а также всякого рода кабели. Таким образом середина улицы в Париже, как и в Берлине, обычно свободна от подземных сооружений, и лишь на перекрестках каждая улица пересекается поперек большими трубопроводами встречной улицы. Трубопроводы эти в отличие от берлинских настолько велики, что переустройство их (дюкеры и прочие) для пропуска туннеля вызвало бы большие затруднения и сильно осложнило бы всю хорошо налаженную систему городского подземного хозяйства. Поэтому парижские инженеры, как общее правило, не заглубляя своих Т., как в Лондоне, все же были вынуждены проводить их ниже сети своей канализации, то есть несколько глубже, чем в Берлине. Переустройство подземных коллекторов было ограничено действительно необходимыми случаями. Грунт в Париже, за исключением высот Монмартра, Бельвиля и др., в верхних своих слоях состоит из аллювиальных отложений Сены, преимущественно песчаных, иногда водоносных и при тон-козернистости породы переходящих местами даже в плывун. В пески иногда вклиниваются глина и суглинки. Аллювии эти покрыты слоем насыпного грунта, достигшего местами значительной толщины (до 10 л у площади Бастилии). Аллювии покоятся непосредственно на довольно мощном слое известково-мергелистого грунта, большей частью влажного, или на песках Фонтенебло, обычно пропитанных водой. Сжала (гипс, известняки, мел) расположена сравнительно глубоко. Туннели в центральной части города редко задевали нижние слои и прокладывались главным образом в слоях аллювия или в насыпном грунте. Проход щитом в таких грунтах хотя и возможен, но, как теперь определилось, вызывает известные затруднения, осадки и прочие при неглубоком заложении Т., т. ч. в Париже после многих опытов отказались от способа щитовой разработки, оставив этот способ только для прохождения под Сеной или для прохода вообще на большой глубине. Устройство плоского перекрытия со" вскрытием котлованов сверху на сравнительно большой глубине было бы неэкономично и нерационально, и в Париже этот тип встречается как исключение. Работы по прокладке сводчатых Т. в Париже велись почти исключительно туннельным способом. Методы работы сильно варьировались в зависимости от породы

Фигура и4.

метрополитена плоское перекрытие Т. устраивается железобетонным. Примером может служить Т. на перегоне Краснопрудной ул. (фигура 115). При постройке применяется понижение горизонта грунтовых вод. В ответственных и людных участках котлован перекрывается настилом, в других местах работы производятся открытым способом. Подземное хозяйство в данном случае частью перекладывается, частью подвешивается. Сложную задачу представляет собою проход плоским туннелем под существующими зданиями. Здесь получаются самые разнообразные решения в зависимости ответных случаев: например сначала, про

Зсацитныи слой 0.08

Изоляция Ο.ΰ/5

кладывают под здание стенки, окаймляющие будущий Т. (для устройства их в фундаменты закладывают в штробах металлич. балки, разгружающие стены над котлованами), затем на эти стенки передается посредством балок вся тяжесть здания. После этого между стенками прокладывают без затруднения самый Т.

Сводчатые Т. в городах. Сводчатые Т. прокладывались во многих городах, но преимущественное распространение пвлучили в Париже, и для этого были свои основания. В Париже схема расположения городских подземных сооружений иная, чем в Лондоне и Берлине. В Париже принята система общесплавной основное земляное ядро туннеля не разрабатывалось и оставалось под фермами перекрытия. После укладки перекрытия мостовую восстанавливали в прежнем виде, и земляные работы по разработке ядра вели под защитой уложенного перекрытия. При сооружении московского

Фигура и5.

В слабой грунте В скалистом грунте

7ЯЩ.

Ш/М/М/ММлЩ

грунтов, их водоносности, глубины заложения Т., величины его пролета, а также расположения соседних зданий, но в общем при средних условиях прокладки доминировал бельгийский способ, который особенно пригоден и дает большую экономию для Т. небольшого протяжения, тогда как при длинных он задерживает ход работ. При прокладке же городского Т., даже и большой длины, его всегда можно разделить на произвольное число небольших участков, соеди движении не мог повредить свежую, еще не схватившуюся каменную кладку, поршни ги-дравлич. домкратов, продвигавших щит, упирались не в обделку (как это делается в чугунных тюбах), а в металлич. кружала, расставленные на большую длину по Т. сзади щита. Давление от поршней передавалось т. о. через трение на большое протяжение уже схватившейся кладки. Примером устройства такого щита может служить щит, применявшийся при

Фигура 11

нив каждый участок с поверхностью улицы особой вертикальной шахтой, и разрабатывать эти участки самостоятельно, широко развернуть фронт работ и быстро закончить сооружение. Применение бельгийского способа было обусловлено не только его сравнительной экономичностью, но также и тем, что при этом способе туннельная разработка остается очень недолго на крепях и· быстро прикрывается сводом, а потому он дает больше гарантий против осадок грунта. Типичным примером парижских Т.

Фигура 120.

служат: коллектор для канализации (фигура 116), Т. метрополитена (фигура 117), подземная станция (фигура 118), Т. для ж. д., проведенной к центру города (фигура 119). В более слабых грунтах применялся для метрополитена усиленный тип (фигура 120), и стенки при этом устраивались раньше свода в особых котлованах из ка-лотты или применялся герм, способ. Иногда грунт под стенками оказывался настолько слаб, что их приходилось основывать на опускных колодцах. Эти колодцы опускались с поверхности земли и заполнялись бетоном или из котлована стенки при разработке Т. без вскрытия мостовой. Тип Т. на станции Бостонского метрополитена показан на фигуре 121, а способ работ (германский) на фигуре 122.

В Париже для сооружений сводчатых Т. из каменной кладки с успехом применяли иногда :и щитовой способ. Для того чтобы щит при про прокладке Т. для коллектора Клиши в Париже. Сечение коллектора показано на фигуре 116; несмотря на слабые размеры обделки и большую пологость свода, оно оставалось постоянным на всем протяжении Т. (2,5 км), хотя высота слоя земли над Т. менялась от 0 до 40 метров Щит (фигура 123) состоял из брони, составленной из листов котельного железа и изогнутой по внешнему очертанию Т. (эллипс с большою осью 7,28 и малою 5,92 м). Для жесткости броня поддерживалась двумя эллиптич. диафрагмами-фермами на расстоянии 1,82л» друг от друга, ограничивающими среднюю часть щита, где были установлены гидравлич. прессы (фигура 124). Передняя часть щита соста-^L— ^J вляла .2,50 ц, а задняя (хвост) 2,95 метров По периметру щита были расположены 8 гидравлических прессов. Давление воды в прессах было в среднем ок. 60 atm, но могло достигать и 300 atm, сила же продвижения соответственно колебалась от 200 до 1 200 тонн Независимыми друг от друга кранами можно было сдерживать или усиливать давление каждого поршня и регулировать т. о. продвижение щита как в плане, так и по высоте. Поршни прессов возвращались назад зубчаткой. Поршни верхних прессов были на 0,60 метров (то есть надлинупродвиже-ния щита) длиннее, чем у нижних и средних. Металлич. кружала числом 31 с распорками между ними служили упором для поршней, причем ниж- Фигура 121.

няя часть кружал ставилась на 0,60 метров вперед, что соответств^.* ло разнице в длине поршней, указанной выше. В забое земляные работы велись сразу в трех ярусах (с двух горизонтальных платформ и внизу). Разрабатываемый грунт по транспортеру в 25 метров длиной подавался назад в вагонетки, отвозимые небольшим электровозом. Каменная кладка следовала непосредственно за

земляными работами и велась в трех ярусах. В первых двух ярусах каменщики вели кладку внизу на 0,60 метров впереди верхней, в последнем ярусе кладка заканчивалась вверху. Для обслуживания каменных работ были устроены подмости с наклонною плоскостью. Так как при продвижении щита за ним оставалось небольшое кольцевое пространство, соответствующее толщине листа брони щита, то для предупреждения осадок грунта оно немедленно вслед за продвижением щита заполнялось цементным раствором под давлением. Успешность была в среднем 3,5ж в день при стоимости 350 руб. за 1 п. м, считая все расходы по амортизации и прибыль контрагента. При сооружении метрополитена в Пари-

Фигура 122.

Фигура 123.

же также применялся щит или вернее полущит (т. к. он служил для прокладки только верхней части Т.—свода, нижняя же часть— штросса и стенки—разрабатывалась под защитой уже возведенного свода, как при бельг. способе). Однако способ этот для Т. метрополитена дал неблагоприятные результаты,

периметру, иногда сразу делал прыжок в сторону или вверх. Бывали даже случаи подъема мостовой на 80 см. Кроме того применение щита с постоянным сечением предполагает, что и сечение Т. тоже должно оставаться постоянным, тогда как в Т. метрополитена приходится часто менять тип Т. на станциях или специальных камерах. Вообще работа со щитом с успехом может производиться только на известной глубине, когда щит плотно зажат в окружающей его породе и не может делать при продвижении внезапных прыжков. В Москве при сооружении участка метрополитена щитовым способом применяется обделка из бетонных блоков. Эти блоки укладываются на место при помощи эректора, установленного на особой тележке, движущейся сзади щита. Верхнее полукольцо обделки временно поддерживается металлич. кружалами из двутавровых балок, установленных на той же тележке. Самый щит, как и тележка, сконструирован по типу, применявшемуся в Нью Порке для Бруклинской линии метрополитена и в Детройте для фор-довского водопровода.

Т. в сильно водоносных грунтах и под водой. Способы разработки Т. в сильно водоносных грунтах и под водными потоками очень разнообразны. В технике подводного туннельного дела известны: 1) обычный туннельный способ на крепях; 2) способ щитовой разработки; 3) способ опускных кессонов; 4) способ открытых котлованов за перемычками; 5) способ погружения; 6) сцособ водонепроницаемого потолка.

Разработка Т. под водой обычным туннельным способом на крепях без принятия особых мер против прорыва воды в Т. представляет большую опасность и допустима лишь после тщательного обследования грунтов в отношении их прочности, водонепроницаемости и отсутствия трещин. Т. о. были проложены два Т. для чикагского водопровода под озером Мичиган на длину свыше 3 км. Оба туннеля прокладывались в синей компактной глине. Оба были овоидальной формы: один 1,60 метров высоты и 1,52 метров ширины с кирпичной обделкой в 20 см, другой—в 2,19 метров высоты и 2,14 л ширины с кирпичной обделкой в 28 см. Т. были проложены на глубине от дна озера более 9 ж, и благодаря однородности слоя глины, находившейся над ним, работы

Фигура 124.

гл. образом вследствие неглубокого заложения Т. При проходе щита в слабых грунтах грунт под давлением вышележащих слоев, проникая в широкое отверстие щита, увлекал за собой частицы земли из вышележащих слоев, что вызывало осадки мостовой. С другой стороны, при неоднородности состава верхних слоев почвы в городе щит, встречая при своем продвижении неодинаковое сопротивление по своему по пробивке Т. прошли совершенно спокойно, без фильтрации воды. Успешность работ была в среднем ок. 4,5 метров в сутки. Работали в три смены: две смены (16 час.) на выломке грунта и креплениях и одна смена (8 час.) на кладке. Стоимость первого Т. выразилась цифрой ок. 120 р. за 1 п. м, а второго—180 р. за 1 п. м. В Англии был проложен обычным туннельным способом Т. для двухпутной ж. д. под заливом

Северн на длину свыше 1 км. Т. был пробит в скале, на глубине ок. 10 метров от дна, при глубине воды во время прилива 25 метров Обделка Т. была из кирпичной кладки на цементном растворе 1 : 2. Толщина свода, стенок и лотка всюду была одинакова — 0,46 метров или 0,68 ж в зависимости от свойств грунта (фигура 125). Работы велись побельг.способус прокладкой нижней дренирующей штольни. Были встречи с источниками, имеющими значительный дебит воды, несколько раз останавливавшими работы. Для предохранения свежей кладки от повреждения грунтовыми водами ее прикрывали или железными листами или гудронированными листами толя. Кладка велась кольцами по

5—7 ж, а в более слабых местах по 3—4 ж. Крепления велись с большою тщательностью, рамы штольни укладывались через 0,75 ж. Другой Т. по тому же способу был сооружен под рекою Мерси между Ливерпулем и Биркенхедом, общей длиной свыше 3,5 км и -протяжением под рекою 1,2 км. Т. построен под двухпутную ж. д. Грунт состоял из красного песчаника, прикрытого слоем глины, и хотя глина должна была служить хорошим водонепроницаемым слоем и заполнять собою все трещины в скале, все же являлись опасения сильных фильтраций воды. Поэтому Т. был проложен на значительной глубине под дном реки (не менее 9 ж, считая от шелыги свода). Для удаления воды была пробита специальная штольня (фигура 126) от нижней средней части Т. до шахт,

устроенных на обоих берегах реки. Кроме того в каждой шахте был устроен резервуар емкостью 360 ж³, т. ч. в случае перерыва в действии насосов вода в течение многих часов могла скопляться в резервуарах и штольнях, не затопляя Т. Для вентиляции была пробита сбоку (фигура 127) специальная круглая штольня. При таких предосторожностях работы были доведены до благополучного конца. Способ разработки был английский е устройством нижней штольни. Свод и стенки толщиной 0,68— 0,90 ж сделаны из кирпича, лоток—из бетона. Стоимость Т. ок. 1 600 руб. за 1 п. ж. Для уменьшения фильтраций воды и для большей безопасности работ в подводных Т. или при проходе в сильно водоносных грунтах работы иногда ведут в сжатом воздухе. Для этого в законченной уже части Т. устраивают непроницаемые переборки с камерами для шлюзования рабочих, а также провозимых материалов и грунта. При работе в сжатом воз

духе фильтрация значительно уменьшается, но опасность прорыва воды в Т. далеко не исключается. Поэтому в таких случаях принимают целый ряд мер для безопасности работающих в Т. Эти меры указаны ниже при изложении щитового способа.

Для укрепления сильно водоносных грунтов иногда применяют замораживание-грунта посредством насыщенного раствора хлористого кальция, охлажденного до очень низкой t°. Раствор хлористого кальция замерзает только при —40° и практически может рассматриваться как незамерзающая жидкость. Для замораживания в грунт вводят посредством бурения железные трубы 0 ок. 20 см. Дно-труб герметически закрывается. В опущенные· трубы вводят другие диаметром около 10 см. Охлажденный раствор кальция нагнетается по -малой трубке до дна большой трубы и возвращается обратно по кольцевому пространству между трубами, охлаждая грунт вокруг себя. Практика установила, что замораживание распространяется в среднем на 1,5 ж от трубы, поэтому трубы располагают на расстоянии ок.

1,0 ж друг от друга. Охлаждение раствора производят посредством"холодильной установки, обычно с применением аммиака или еще лучше углекислоты. Холодильная установка требует большого количества воды. В Стокгольме при прокладке Т. под домами в сильно водоносном грунте был применен способ замораживания посредством вдувания морозного воздуха при Г до —55° к забою, отделенному от законченной части Т. нетеплопроводной переборкой. В образованной т. о. камере происходило замораживание, но далеко: неравномерно. Если внизу ί° спускалась до —40°, то вверху ее еле удалось понизить до 0°, и по прошествии 60 час. замораживание внизу проникало до 1,50 м, а вверху, где это было всего важнее, только на 0,30 ж. Работа велась кольцами по 1,50 ж длиной и очень медленно, т. к. во время работ приходилось останавливать дутье морозного воздуха, которое было невыносимо для рабочих. Успешность работ выражалась в 0.30 ж в сутки. Обделка Т. была, из бетона. Замораживание грунта посредством хлористого кальция много действительнее только что описанного, но тоже имеет свои недостатки. Прежде всего замораживание при этом способе требует много времени (несколько недель). Затем бурение в горизонтальном или близком к нему направлении на большую длину, необходимое для замораживания грунта в Т., затруднительно. При работах в туннеле· Маро (Франция) замораяшвание обходилось в 73% от общей стоимости Т.

Из опыта по замораживанию песчаных грунтов вытекает, что сопротивление пеСка на сжатие тем сильнее, чем песок чище. Это сопротивление колеблется также от степени насыщенности песка водой. Прибавка глины к песку уменьшает сопротивление его при замораживании. В табл. 6 приведены данные о сопротивлении грунтов сжатью при замораживании. Сопротивление замороженных песков растяжению не превосходит 41 килограмм/см² и опускается до 22—25 килограмм/см² при содержании воды 0,100 килограмм на 1 килограмм песка и при температуре от —11 до —15°. При смеси с глиной сопротивление замороженного-

Таблица 6. — 3 а в и с и м о с т ь сопротивления грунта сжатью от замораживания.

Состав грунта		Темп-ра ниже 0°	Сопротивление, кг/сж2
		0	17— 24
Смесь песка и воды (0,165 килограмм		0— 5 5—10	33— 43 63 96
воды на 1 килограмм песка, что		10—12	113—120
соответствует его насы-		14	131—144
щению)		17	148—150
То же—0,050 килограмм воды па 1кг		25	175—200
песка.. Половина глины—половина		14	43— 48
воды..		14	78
На 1 килограмм песка:
0,500 килограмм ГЛИНЫ 0,500 килограмм воды		14	74
0,500 » » 0,500 » »		17	104
0,333 » » 0,333 » »		17	109—113
0,125 » » 0,125 » »		17	118—122
0,100 » » 0,108 » »		17	122—130
0,050 » » 0,050 » »		17	70— 80
Чистый лед..		17	20

песка при темп-ре —11,5°—23,5кг/см². Чистый лед разрывается при напряжении в 10 килограмм /еж.².

При проходе в песчаных грунтах, даже очень тонкозернистых, с успехом применяется нагнетание в грунт под давлением цементного рас т в о р а. Такое нагнетание консолидирует грунт, но оно, как и замораживание, может служить только вспомогательным средством, и для прокладки подводных Т. в песчаных водопроницаемых грунтах одной цементации их совершенно недостаточно; для этого должны применяться особые методы работ, описанные ниже. Способы и приборы для нагнетания цемента описаны выше. В песчаных грунтах закрепление их можно с успехом обеспечить силикатизацией. Способ этот в туннелях однако еще не получил большого распространения.

Щитовой спо-с о б постройки Т. впервые был применен в Лондоне в начале 19 в для Т. длиной 360 метров под обыкновенную дорогу под Темзой. Т.состоял из двух проездов с общей стенкой (фигура 128). Обделка туннеля—· кирпичная. Грунт слабый, водонос-ный.Щит был совершенно особой конструкции, представляющей теперь только исторический интерес. Работы продолжались с 1825 по 1842 год с перерывами из-за катастроф. Только во второй половине прошлого века вновь приступили в том же Лондоне к сооружению под Темзой подводных Т. посредством щита нового типа, сохранившего интерес и теперь. Для обделки Т. вместо кирпичной кладки были применены чугунные косяки. Очертанию туннеля и щита была придана круглая цилиндрическая форма. Самый щит представлял собой целый цилиндр из котельного железа_с диафрагмами и ножами впереди.

Впервые были применены гидравлич. прессы вместо прежних ручных винтовых домкратов, но работы велись еще без сжатого воздуха, нашедшего себе применение несколько позднее. Т. под Темзой был проложен в мощном слое плотной компактной безвалунной глины при помощи щита Гретхеда, описанного уже в главе о городских Т., и несмотря на то, что работы велись без сжатого воздуха, они были доведены удачно до благополучного конца. В дальнейшем Гретхед предложил для уменьшения фильтрации воды и большей безопасности применить сжатый воздух. Для этого передняя часть Т., где производились работы, была отделена особой шлюзной камерой (фигура 129), устроенной в законченной части Т. Шлюзная камера размерами 1,15x1,5 метров и длиною 3,65 метров была заделана в кирпичную кладку на цементном растворе, устроенную в Т. на протяжении 5 ж. В кладку были заделаны воздухопроводы высокого и низкого давления, водопровод высокого давления и прочие Для большей непроницаемости кладки в нее нагнетался под высоким давлением цементный раствор. Щит .этой системы хорош только при проходе в плотных глинистых грунтах. При работах в песча ных водопроницаемых грунтах, даже при наличии большого слоя грунта над верхом Т., такой щит, как показала практика, не удовлетворяет условиям безопасности (катастрофа в Мельбурне и др.). Щит с применением» сжатого воздуха или, как его называют нек-рые, горизонтальный кессон, не дает равновесия по высоте своего отверстия между воздухом и водой. Давление воздуха одинаково по всей его высоте, гидростатич. давление воды возрастает книзу. В общем случае при равновесии между давлением воздуха и воды в середине забоя давление воздуха в верхней части щита будет сильнее давления воды, в нижней же части будет происходить обратное. Поэтому при продвижении щита в водопроницаемых грунтах с водой под сильным давлением неоднократно случались прорывы воздуха из верхней части щита наружу и, наоборот, прорывы воды и разжиженного грунта в нижнюю его часть. При желании добиться большего равновесия в верхней части уменьшением общего давления воздуха усиливался приток воды и грунта в нижней его части. Установкой особых шандор, препятствующих току грунта в нижней части, до некоторой степени сдерживали напор грунта, но не вполне. В дальнейших типах щитов

Фигура 128.

больших размеров конструкторы путем разбивки щита горизонтальными перегородками на несколько ярусов дают возможность при проходе в водопроницаемых грунтах расчле

нять работу и производить ее по очереди то на одном то на другом уровне, закрывая другие ярусы прочно шандорами и регулируя соответственно давление.

Примером и прототипом такого рода щитов служит щит, примененный для прокладки Блек-уэльского Т. под обыкновенную дорогу (фигура 130). Круглый щит (фигура 131а, 1316) диам. 8,46 м

и длиною 5,94 метров обнимал собою форму Т. Оболочка щита состояла из трех склепанных листов котельного железа. Тремя горизонтальными и тремя вертикальными (продольными)

переборками щит был разделен на 12 ячеек, а в поперечном направлении был усилен тремя поперечными диафрагмами F, G и Р. Между диафрагмами G и F помещались 4 камеры Н (во 2-м и 4-м ярусах) для шлюзования рабочих и 12 камер J для шлюзования удаляемого разработанного грунта. Помещение шлюзов в самом щите составляет одну из особенностей этого щита. При таком расположении шлюзов действию сжатого воздуха были подвержены только рабочие, работающие в забое, все же остальные, занятые на обделке Т. и прочих работах сзади щита, находились в нормальной атмосфере. Однако помещение шлюзовых камер в самом щите не нашло себе применения в дальнейшем; сжатый воздух оказывается полезным и при дальнейших работах по обеспечению водонепроницаемости Т. сзади щита. Хвостом щит опирался на собранные чугунные кольца обделки Т., а ножом врезывался в грунт. Щит продвигался 28 гидравлическими домкратами {. Рабочие площадки М имели в каждом ярусе выдвижные платформы, которые могли продвигаться действием особых домкратов вперед. Третья диафрагма Р, с большим отверстием в каждой ячейке, служила предохранительным экраном для рабочих на случай наводнения. За этим экраном при наполнении рабочей камеры водой образуется воздушная пробка, куда рабочий, укрывшись от наводнения за экран, может поместить свою голову, после чего он может открыть дверку шлюза Н и спастись, закр ыв за собой дверь.

Вода при этом наполнит шлюз до уровня экрана, но голова рабочего останется в воздухе. Когда затем, сравнив давление в шлюзе с атмосферным, рабочий откроет дверку внутрь Т., то эта вода из шлюза выльется на дно Т. При проходе в водоносных гравелистых и песчаных грунтах в забое выдвигались вперед особые шандо-ры из швеллерного железа (по 3 на ярус). Эти шандоры выдвигались винтовыми домкратами. Благодаря всем этим приспособлениям щит мог пройти без катастроф в гравелистом грунте, имея над собою в одном месте покрышку до дна реки всего 1,67 м, что является рекордом. За чугунную обделку Т. нагнетался цементный раствор для заполнения кольцевого пространства, остающегося за хвостом щита при его продвижении. В Германии построен при помощи щита двойной Т. под Эльбой для обыкновенной безрельсовой дороги в Гамбурге. Главной особенностью этого Т. является его обделка (фигура 132), для которой вместр чугуна, плохо сопротивляющегося растягивающим и скалывающим усилиям, было применено железо, которого обычно избегают в Т. как легко поддающегося ржавчине. Обделка состояла из выгнутых по дуге круга железных косяков особого профиля (фигура 133), склепанных между собой. С наружной стороны косяки перед укладкой обмазывались между верхними приливчиками цементным раствором, предохраняющим основную шейку косяка от ржавчины, затем при продви-

7

Фигура 132:

Т. Э. т. XXIV.

Фигура 133.

женин щита производилось нагнетание за обделку цементного раствора, прикрывающего не только шейки, но также наружные ребра, а

2 нагнетание

~ нагнетание через нек-рое время производилось повторное нагнетание цементного раствора,чтоуже вполне обеспечивало железо от ржавления.

Щитовой способ разработки получил особое развитие в Нью Норке с начала настоящего века. После неудач с постройкой первого Т. под р. Гудзон (1879—96 гг.), сопровождавшейся многими тяжелыми катастрофами и перерывами работ, в Нью Норке было проложено много подводных Т. щитовым способом для ж. д., для метрополитена и для безрельсовых дорог с большим протяжением под водой и на большой глубине. Следует отметить Т. для Пенсильванской ж. д. под р. Гудзон (1903—1905 гг.), Т. для метрополитенной .линии Гудзон-Манга-тан (1905—1910 гг.) и наконец недавно законченный Т. для автомобильной дороги также под р. Гудзон. Т. под р. Гудзон для Пенсильванской ж. д. был круглого сечения диам. 7,10 метров Обделка из чугунных косяков обычного типа. Щит—многоярусной системы. Шлюзы располагались не в щите, а в Т., как и в системе Гретхеда. Грунт разнообразный: скала, песок, ил (на большом протяжении). При проходе в илистом грунте Для придания Т. большей устойчивости при проходе тяжелых ж.-д. поездов было решено усилить Т. чугунными сваями, завинчиваемыми из Т. до скалы и заливаемыми бетоном (фигура 134). Эти сваи диам. 0,68 метров располагались на 4,5 метров друг от друга. Оголовки свай были схвачены поперечными

Фигура 134.

и продольными железными балками, поддерживающими полотно. Но еще при сооружении Т. изучение работы трубы Т. в илистом грунте с учетом трения Т. о грунт и инерции масс тя домнрат

желой туннельной обделки показало ненужность этих мер, и опускание свай было отменено. Самый щит был трехъярусным (фигура 135) с двумя горизонтальными перегородками. Спереди сверху щит был снабжен аванбеком, или козырьком. Щит имел две поперечные диафрагмы. В передней диафрагме были устроены проходные отверстия, которые закрывались особыми цилиндрическими дверками.

При проходе в песках в забое ставились шандоры.

Для уменьшения текучести грунта в него нагнетали под давлением цемент.

При проходе в плывунах прибегали к способу выжимания грунта через отверстия в диафрагме (смотрите ниже). Интересна систёма щита (фигура 136), примененного при сооружении Т. *_,

ПОД ТОЙ же р. Гудзон для Яоинрат

Гудзон-Мангатанской ли- ф_Иг. 136. нии метрополитена. Этот щит простой конструкции былгл. обр. приспособлен для проходки в илистых грунтах с большой скоростью путем выжимания грунта. Диаметр щита 5,20 метров и длина 3 метров Щит имел только одну диафрагму и был разделен одной горизонтальной и двумя вертикальными переборками на шесть ячеек. В горизонтальной переборке щита устраивались выдвижные площадки. Дверки в поперечной диафрагме (по одной в каждой ячейке) были устроены на горизонтальных шарнирах и под напором грунта, заполняющего аванкамеру при продвижении щита, могли сами открываться и пропускать грунт, к-рый выжимался т. о. сплошной лентой. Скорость прохода притаких условиях достигала 22 метров в сутки и 94 ж в неделю, что является рекордом для щитовой разработки. Щит этот послужил прототипом для многих других. В 1927 году был проложен в Нью Иорке под той же р. Гудзон двойной туннель под автомобильную дорогу. Каждый Т.(фигура 137) состоит из чугунных колец диам. 9,20 м, составленных из 14 отдельных косяков длиной 1,97 ж и одного· ключевого косяка длиной 0,305 метров и шириной каждый 0,762 метров Косяки, как и в обыкновенных тюбах, снабжены ребрами для жесткости и соединения их друг с другом болтами диам. 41 миллиметров из стали высокого сопротивления. Швы между косяками забивались свинцом при помощи пневматич. молота. С внутренней стороны стенки Т. покрыты слоем бетона толщиной 0,305 метров состава 1:2:4. Двумя горизонтальными переборками Т. разделен на три части. Средняя (наибольшая) служит для проезда, через нижнюю подается в Т. свежий воздух, а через верхнюю вытягивается испорченный воздух. Нижняя переборка (пол) состоит из двутавровых балок, заделанных концами в бетон

Испорчен. I воздух

6,Ю

°·1 1
<Чд Пожарн	ni;
1 нран~^

Чистый воздух

Фигура 137,

и,связанных арматурой с кольцами туннеля. Пол поддерживает гранитную мостовую из брусчатки. Верхняя переборка (потолок) сделана. железобетонной и также евязана с кольцами Т. Щитовая разработка начиналась из шахт, опущенных кессонным .способом до скалы. В шахтах устраивались особые рамы для щита, к-рый собирался в шахте. Шлюзные камеры устраивались сначала в самой шахте, а затем, когда щит продвигался на несколько десятков м вперед, устраивались новые шлюзы в самом Т., по четыре для щита (2 вверху для людей и 2 внизу для материалов), а первоначальные в шахте разбирались. Щиты были многоярусной системы длиной 5,75 м, считая аванбек, при диам. 9,20 метров и были укреплены двумя диафрагмами, между которыми размещались по периметру щита 30 гидравлич. прессов. На фигуре 138 показана установка щита при работе в туннеле. При проходе в слабых грунтах крепился деревянными шандорами, которые распирались домкратами. Грунт в зависимости от состояния разжижения извлекался через шандо-ры или просто выжимался внутрь щита через отверстие в шандорах. Впереди щита под аванбеком Фигура 138. закладывалась плотная утрамбованная глина для уменьшения утечки воздуха. В нек-рых случаях для укрепления грунта впереди щита в грунт нагнетали цементный раствор под давлением.

Техника щитового способа получила большое развитие также во Франции, преимущественно в Париже при проходе под Сеной линии метрополитена. Щиты устраивались многоярусными с довольно значительным аванбеком и выдвижными платформами. Шлюзо

вание происходило в Т., причем для безопасности устраивалось не менее трех шлюзов. Примером может служить Т. под Сеной, законченный в 1929 г. для линии № 7 метрополитена. Т. круглого сечения диам. 7,78 метров (фигура 139) состоял из чугунных косяков, скрепленных болтами. Щит длиной 13,65 метров был четырехъярусный с аванбеком и выдвижными платформами. При проходе в слабых грунтах впереди ставились шандоры. Работы прошли вполне удачно.

Разработка Т. щитовым способом сопровождалась наибольшим числом катастроф с человеческими жертвами, в особенности в начале его применения, однако с накоплением опыта строителям удалось выработать ряд мер, обес печивающих прокладку туннеля от несчастий с людьми. К таким мерам относятся следующие:· 1) обязательное применение сжатого воздуха, противодействующего в известной степени давлению воды; 2) оставление по возможности большого слоя земли над потолком щита, в среднем 3—4 метров или в исключительных случаях при проходе в глине и со щитом типа Блек-уэльского Т.—до 2 метров и менее; 3) при устройстве шлюзования в законченной части Т. отнюдь не ограничиваться шлюзами для выдачи грунта и материалов и для нормального пропуска людей, а обязательно располагать в верхней части еще запасный спасательный шлюз;

4) обязательно устраивать подмости вверху от. щита до спасательного шлюза; 5) устраивать как в самом щите, так и в законченной части Т. между щитом и шлюзом металлич. непроницаемые барьерные экраны, над которыми в случае наводнения остается слой воздуха, достаточный для спасения рабочих; 6) устраивать особые шлюзовые спасательные экраны в самом Т. сзади щита из особой металлич. камеры, открытой снизу и приклепанной к задней грани диафрагмы щита или закрепленной в кольце Т. между щитом и шлюзом. В шлюзовом экране имеютсядва отверстия с откатными дверками на кулисах; йз них передняя (ближайшая к щиту) расположена ниже задней и остается обычно открытой, задняя же .нормально должен быть закрыта. Проход рабочих и доставка материалов совершаются снизу экрана и затем через переднюю открытую дверку его камеры. При наводнении рабочие из щита перебегают в шлюз экрана и затворяют за собою переднюю дверку, после чего, открыв верхнюю дверку в задней стенке, они переходят в Т. Шлюзовые экраны сильно стесняют работы, тем не менее они применялись при сооружении нек-рых подводных Т. в Англии. Прорыв грунта и затопление Т. сопровождаются образованием больших воронок на дне под щитом. Для возможности возобновления работ обычно бывает достаточно завалить эти воронки мешками с глиной или просто глиной («накладывают глиняный пластырь»). Место аварии на дне предварительно исследуют посредством воздушного колокола или посредством кессона. Если в щите или в самом Т. при этом будут обнаружены повреждения, то их исправляют. Лучшим грунтом для прохода щитом является глина, не содержащая валунов. При достаточной мощности пласта такой_ глины в ней возможен проход щитом даже без применения сжатого воздуха, как показала практика. При проходе в слабых грунтах необходимо принимать особые меры. Рекомендуется устраивать верхнюю пе-1 реднюю часть щита с некоторым припуском вперед в виде аванбека, или козырька, а для предупреждения быстрого наплыва грунта в щит в камере щита крепится шандорами из деревянных брусьев или из металлич.

I балок. Фронт работ в забое при этом ограни-: чивается небольшим пространством, где ведет-·

¹ ся разработка, большая же часть забоя сдер-: живается шандорами. За шандоры, а также за аванбек и платформы для уменьшения утечки I воздуха и произвольного просачивания грунта ; закладывается глина. Для укрепления слабых I грунтов принимают особые меры. В Америке при проходе первого Т. под р. Гудзон применялся обжиг грунта из брандспойтов струей горящего керосина, но более этот способ нигде не встречался. Удовлетворительные резудьта-

ты давало нагнетание в грунт цементного раствора под давлением в песчаных грунтах, б. или м. чистых от глины, хотя бы и очень тонкозернистых. Такое нагнетание особенно было необходимо при проходе под домами или вблизи их. Хорошие результаты должна была бы дать в таких случаях силикатизация грунтов посредством нагнетания в них химикалий, но в щитовой практике этот способ еще не применялся. Слабые илистые и глинистые грунты не только не являются препятствием для работы щитом, но благодаря своей пластичности особенно удобны для прохода щита, допуская выжимание породы через небольшие отверстия в шандорах или закрытой груди щита, причем в щит не только не попадает лишней породы, а, наоборот, грунты вокруг щита несколько уплотняются.

Стоимость щитов сильно колеблется в зависимости от системы. Франц, инж. Легуез установил для определения веса щитов следующие ф-лы:вес малых щитов типаГретхедРот1 до 2В³,

-г. о^з

вес больших многоярусных щитов—Р=-у, где Р—вес щита в т, a D—диам. его в м. Стоимость щита за границей со сборкой 250—600 р. (довоенных) за т. Вес чугунной обделки по Легуе-

Г)2

зу определяется ф-лой Р=— и для крепких грунтов Р=у-. Стоимость чугунной обделки за границей 60—160 р. (довоенных) за т. Стоимость подводных Т., разрабатываемых при помощи щита, колеблется для малых Т. (диам. 3,5—4,5 м) от 300 до 600 р. 1 и. м и для больших Т. (диам. 6—8 м) 2 000—4 000 р. 1 п. метров.

Кессонный способ прокладки подводных Т. применялся в Нью Норке и Париже. В Париже этот способ был применен для переходов под Сеной на 4-й и 8-й линиях метропо

литена. Сущность кессонного способа заключается в том, что Т. сооружается сверху опусканием ряда кессонов, из которых каждый включает в себя секцию Т. (фигура 140), а внизу имеет рабочую камеру, как у обыкновенного кессона для мостовых быков, но только больших размеров, особенно по длине. В Париже кессоны опускали секциями длиной примерно по 40 метров Кессоны из железных решетчатых форм, одетых котельным железом, собирали на берегу, спускали на воду, как обыкновенное судно, буксировали к месту работ, где для них перед варительно выравнивали землечерпанием дно, и заводили между подмостями из свай, забитых по обе стороны будущего Т.; железный каркас кессона бетонировали, и под действием тяжести бетона кессон постепенно опускался на дно. Для правильной установки кессонов бетонирование не доводилось до конца, а прекращалось, когда ножи кессонов еще не касались дна. Окончательное погружение кессона на дно достигалось заполнением его Фигура 141.

постепенно водой. В случае неправильности в установке кессон мог быть легко приподнят путем откачки воды из него (нагнетанием сжатого воздуха) и снова устанавливался на дно в исправленном поло

Фигура 142.

жении. Установленный т. о. кессон выступал над водой на ~5 м, что давало возможность закончить его бетонирование. Рабочие камеры каждого кессона соединялись с верхом кессона четырьмя трубами диам. 1 метров На эти трубы были насажены цилиндрич. камеры со шлюзами. При опускании кессона верхние камеры поочередно снимали, трубы, соединяющие их с рабочей камерой, наращивали и верхние камеры вновь насаживали. Для придания кессону полной водонепроницаемости внутри кессона были уложены кольца из чугунных косяков, впоследствии забетонированные, и после окончательного опускания кессона за каждый косяк производили нагнетание цементного раствора через отверстия в косяке. Опускание кессона начиналось немедленно по окончании бетонирования. Работа шла, как в обыкновенном мостовом кессоне. По окончании опускания кессона рабочие камеры заполняли тощим бетоном. В торцах кессоны заканчивались прямоугольными оголовками (фигура 141), служившими впоследствии для устройства стыков ме¹· жду соседними кессонными секциями. Стыки между кессонами сначала устраивали при помощи небольших съемных кессонов. Для этого по обе стороны соседних оголовков опускали особые съемные кессоны (фигура 142), перекрывавшие с боков свободное пространство между оголовками, равное 1,50 метров Когда они были опущены до уровня ножей больших кессонов, их постепенно приподнимали и одновременно при этом бетонировали. Таким образом пространство между оголовками двух секций перекрывалось с боков двумя вертикальными стенками, срезанными вверху по верхней грани оголовков секции, так что оголовки и опущенные стенки образовывали в плане четырехугольник, окаймляющий собою стык между секциями туннеля. На этот прямоугольник опускали новый съемный кессон, называемый кессоном-перемычкой. Для водонепроницаемости весь периметр основания кессона-перемычки обкладывали с внешней стороны бетоном, а под самый нож кессона-перемычки подкладывали несколько слоев асфальтированного полотна. Эта работа выполнялась водолазами. После этого из рабочей камеры кессона-перемычки выпускали сжатый воздух, и кессон-пере-

меженный уровень реки мычка вследствие этого сильно прижимался под давле-нием воды к верхней горизонтальной поверхности оголовков и боковых стенок, что обеспечивало почти полную герметичность соединения ножей кессона-перемычки со стенками и оголовками. Под защитой этого кессона-перемычки выбирали грунт между оголовками по очертанию свода туннеля, и все выбранное пространство заполнялось бетоном. Получался сверху стыка бетонный свод, упертый своими пятами в боковые стенки, и все пространство между оголовками оказывалось перекрытым с боков и сверху сплошной бетонной кладкой. После этого в обеих секциях Т. пробивали торцовые стенки и устраивали окончательный шов между секциями из чугунных колец. Впоследствии этот способ был заменен другим, более простым. Расстояние между оголов"ками вместо 1,50 ж делали всего 0,30 ж. С обеих сторон у шва забивали по свае и затем весь грунт между оголовками изабитыми двумя сваями выбирали, а очищенное пространство заполняли жирным бетоном до самого верха оголовков. Бетону давали затвердеть в течение нескольких месяцев и после этого пробивали в торцах кессонов и в бетонном шве отверстия и устраивали постоянный шов между секциями посредством чугунных колец.

Кессонный способ прокладки подводных Т. имеет нек-рое преимущество перед щитовым. Прежде всего он дает ббльшую уверенность в производстве работ и ббльшую безопасность работ. Кроме того при этом способе нет необходимости, как при щитовой разработке, оставлять большой слой земли между верхом свода и дном реки, что дает возможность поднять подводную часть Т. значительно выше и т. о. улучшить его трассировку в профиле. Следует только

Фигура 144.

указать на одну необходимую предосторожность при опускании таких кессонов. Торцовые стенки кессонов должен быть сильно укреплены поперечными и продольными диафрагмами и забетонированы на толщину не менее 1 ж. Иначе вода может прорваться через нагруженные при опускании кессона торцовые стенки внутрь Т., что и случилось в одном из кессонов при переходе под Сеной 4-й линии парижского метрополитена. На московском метрополитене при проходе первоочередной линии под водоносной поймой реки Ольховки (скрытой в коллекторе), между Каланчевской улицей и полотном соединительной линии Курской и Октябрьской железных дорог, также приступле-ыо к устройству туннеля кессонным способом. В отличие от парижских кессонов здесь проектируется железобетон-ный кессон.

Способ открытых котлованов за перемычками для больших подводных Т. был широк э использован в Берлине при проходе метро политенных линий под рекой Шпрее и каналами с применением вместе с тем искусственного понижения горизонта грунтовых вод. При переходе реки Шпрее работы велись в три приема из-за требования не стеснять судоходства.Понижение горизонта грунтовых вод в данном случае облегчалось особыми геологическими условиями. Песчаные грунты, благоприятные для понижения грунто- нмось^£ж°^ы-./.?⁷Р1/™,.

вой воды, были прикрыты на дне реки водонепроницаемым слоем ила.

Т. о. при откачке вода из реки не попадала в осушаемый грунт. Работы начались с устройства перемычек (фигура 143)

вокруг будущего котлована. Перемычки были сделаны из шпунтовых .рядов на 4 ж друг от друга с заполнением пространства между ними глиной. Для осушения котлована за перемычками устанавливали два ряда трубчатых колодцев, затем на осушенном дне реки забивали вдоль будущего Т. на расстоянии 1,50 ж от него с каждой стороны шпунтовые стенки, устанавливали и пускали в действие еще два ряда трубчатых колодцев с маммутовыми насосами и между шпунтовыми стенками начиналась выемка котлована. Стенки по мере углубления котлована распирали распорками. Маммутовыми насосами при углублении труб на 24 ж ниже уровня дна реки удавалось понизить горизонт грунтовых вод на 12 ж. Самый Т. представлял собою прямоугольник (фигура 144) железобетонной конструкции. Для придания туннелю водонепроницаемости он был окружен несколькими листами гудронированного толя, прикрытого снаружи бетонной рубашкой в 0,10 ж. Сверху Т. еще был защищен от толчков в случае аварии судов сплошным стальным листом толщиной в 8 миллиметров. По окончании работ над Т. была произведена небольшая каменная наброска в уровень со дном реки. При прокладке метрополитена под Ландверским каналом в Берлине перемычки были устроены сразу

Фигура 145.

через весь канал, а для пропуска воды поверх перемычек были перекинуты 2 больших сифона диам. 1,50 метров из железных клепаных труб и шесть таких же сифонов диам. 0,80 метров (фигура 145). Производство работ за перемычками дает возможность, как и кесонный способ, приподнять Т. ко дну реки и улучшить т. о. трассировку линии в профиле. Способ этот возможен только при небольших сравнительно глубинах и при ленный т. о. котлован опускали железный каркас туннельной секции без бетона. Каркас собирали отдельно на стапеле; собирали только железные оболочки труб с диафрагмами. С боков и снизу к уголкам диафрагм пришивали сплошную опалубку из брусьев толщиной 10,5 см, соединенных вшпунт и скрепленных железом. Приготовленный т. о. каркас туннельной секции с крайними торцовыми диафраг-

Фигура 146.

отсутствии паводков. Иначе сооружение перемычек представляет уже известную опасность, и даже в самом Берлине имел место прорыв перемычки, едва не кончившийся катастрофой и надолго остановивший работы и движение на эксплоатировавшемся участке метрополитена. - Способ погружения изготовленных на стороне секций Т. получил сначала свое развитие для Т. небольшого сечения, прокладываемых под реками и каналами для дюкеров канализации и прочие Как на пример можно указать на прокладку дюкера канализации у острова Сен-Луи в Париже. Этот дюкер (фигура 146) состоял из двух железных труб диам. 0,40 м,

спаренных между собой. Для укладки их на дне реки была предварительно разработана землечерпанием .соответствующая траншея. Трубы на плаву были доставлены и затем путем нагрузки их водой опущены на место. Такого рода работы послужили прототипом для укладки больших Т. в Америке, и впервые по этому способу был проложен под р. Детройт в США большой двухпутный ж.-д. Т. Глубина реки доходила до 14,5 метров Грунт—плотный глинистый песок. Т. опускался секциями по 78,75 метров Сечение Т. (фигура 147) состояло из двух спаренных труб диам. 6,10 М с осями, расположенными на расстоянии 8 метров друг от друга. Трубы были железобетонные толщиной 0,50 метров и были обернуты оболочкой диаметра 7,10 метров из котельного железа толщиной 9 миллиметров. Трубы были усилены 20 железными наружными диафрагмами, расположенными через каждые 3,6 метров друг от друга и втопленными в бетонный массив по всей его площади шириной поверху 16,70 и понизу 13,30 метров Для укладки Т. на дне реки устраивали землечерпанием соответственную выемку. Дно выемки выравнивали и укрепляли бетонным ростверком с уложенной в него сеткой из сортового железа. В подготов-

мами и сплошной деревянной опалубкой по дну и с боков представлял собою своего рода понтон. Этот понтон спускали на воду и буксировали к месту работ; там его опускали на дно, для чего трубы нагружали водой. Для возможности регулировки секции при установке на место к ней прикрепляли еще железные поплавки в виде больших полых цилиндров. Поплавки облегчали вес каркаса настолько, что его можно было свободно перемещать. Для контроля за установкой служили 2 мачты, прикрепленные к торцам секции по оси. На буксировку и погружение секции требовалось всего 12 ч. После окончательной установки пространство между железными оболочками труб Т. и деревянной опалубкой заполняли литым бетоном через воронки с высоких башен под давлением в 9—10 atm, благодаря чему бетон плотно заполнял все бетонируемое пространство. После бетонирования выкачивали воду из труб Т., устанавливали их сообщение с берегом и в них приступали к сборке арматуры и бетонированию внутренних колец. Стыки менаду секциями устраивали т. о., что конец опускаемой секции, поддерживаемой поплавками, вводился но указанию водолазов в раструб прежде опущенной секции и системой пружин и чек плотно прижимался к резиновому кольцу, помещенному в раструбе, чем достигалось водонепроницаемое соединение секций. Кроме того весь стык между секциями заливали бетоном.

Другой интересный пример прокладки Т. по этому способу представляет собою недавно законченный туннель для автомобильной дороги в Калифорнии между городами Оклендом и Аламедой под рекой Оклама в самом устьи ее при впадении в Тихий океан. Подводная часть туннеля состояла из 12 железобетонных секций длиной каждая в 62 метров с наружным диам. 11,28 метров при толщине стенок 0,75 метров и весом 5 000 тонн Состав бетона был 1 : Н/з : 3 с добавлением инфузорной земли в количестве 1% от веса цемента. Двумя горизонтальными переборками Т. делится на три части: средняя служит для проезда, а верхняя и нижняя— для вентиляции. Свежий воздух подается по нижнему сегменту, а испорченный вытягивается через верхний сегмент. Нижняя переборка толщиной 0,40 метров служит основанием для проезжей части, а верхняя, не неся никакой нагрузки, имеет толщину только 0,10 метров Секции заготовляли в сухом доке и бетонировали в два приема. Сначала бетонировали нижнюю часть до пола, затем пол и верхнюю часть. Потолок бетонировали уже после погружения секции и устройства стыков. При бетонировании секций на наружную поверхность опалубки укладывали особый изолирующий слой из трех рядов просмоленной бумажной ткани и четырех прослоек асфальта. Секции погружали вместе с этой изоляцией и опалубкой, которая охватывалась через известные промежутки железными обручами. Секции заканчивались прямоугольными железобетонными оголовками высотою 12,20 ж, шириною 11,60 ж и толщиною 1,50 ж. В оголовках торцовые части секции закрывались деревянными переборками из брусьев 0,305 ж, приболченных к полкам уголков, выпущенных из тела оголовка по периметру трубы секции, и сверх того прикрывались изоляцией из просмоленной ткани и асфальта. Оголовки служили для установки секции. Когда секция была готова, в док впускалась вода, и секция всплывала. Для устойчивости секцию слегка загружали мокрым песком. В таком виде секцию доставляли на буксире к месту работ и погружали, для чего в нее впускали воду. При погружении каждая секция устанавливалась своими одюловками на ящики с песком—по два под каждым оголовком,— установленные на особые круглые бетонные колодцы диаметром в 1,30 ж. Подъем и опускание этих ящиков регулировали нагнетанием в них песка или высасыванием его через особые трубы с понтонов. Самую-секцию Т. наполняли водой лишь настолько, чтобы она была только немного тяжелее веса воды, вытесняемой ею. При таком условии передвижка и перестановка секции совершались с большой легкостью, почти не вызывая напряжений в теле ее. Когда секция была окончательно установлена на ящики своими оголовками, под все цилиндрич. тело секции нагнетали крупнозернистый песок. После этого ящики с песком опускали, секция заполнялась водой полностью и плотно садилась на подготовленное песчаное основание. Для устройства стыков между секциями каждая секция у одного оголовка заканчивалась круглым пазом по всей окружности Т., а у другого оголовка—соответствующей выпуклостью. При установке эта выпуклость входила в круговой паз, и весь стык со всех сторон покрывался бетоном. Для этого между колодцами под оголовком укладывали железные балочки из вертикального листа и четырех уголков, причем вертикальный лист выпускался выше верхних уголков и мог пружинить.Оголовки садились на лист и прижимали его, ограждая т. о. стык внизу под оголовками. Окончательное ограждение достигалось забивкой с боков стыка по полукругу металлич. сцепленных друг с другом шпунтин, причем крайние шпунтины со стороны оголовков зацеплялись за особые шпунтины, заделанные в бетон оголовка. Образованное т.о. замкнутое пространство под низом и с боков стыка заполняли литым бетоном под давлением. Пространство сверху над стыком между двумя прямоугольными оголовками также бетонировали. После того как бетон вокруг стыка окреп, разбирали брусья в торцах труб и устраивали окончательное их соединение. Сооружение всего Т. с подходными частями общей длиной 1 371 ж обошлось в 4 500 000 долл.

Способ водонепроницаемого потолка впервые нашел применение под р. Гарлем около Нью Порка. Глубина реки была ок. 8 ж, и Т.закладывали на глубине 14,5 ж. Т. предназначался для двух путей электрич. ж. д. Сечение его состояло из двух спаренных чугунных труб диам. 4,80 ж, затопленных в бетонный массив (фигура 148). Ширина реки была 183 ж, и работы были разбиты на три секции. Работы начинались с устройства землечерпа

нием котлована для туннеля (фигура 149, а—г). Вокруг котлована устраивали свайные подмости для подвоза материалов, установки копров и прочих вспомогательных работ. Затем с подмостей по всему периметру сооружаемой секции забивали шпунтовые стенки из брусьев 30 х 37 см. Шпунты укрепляли рядом распорок и срезывали в воде водолазами по уровню на определенной высоте. На шпунтовые стенки спускался деревянный потолок^ составленный

из нескольких рядов брусьев в поперечном и продольном направлениях общей толщиной 1 ж. Полученную т. о. закрытую камеру засыпали сверху глиной, что обеспечивало ее водонепроницаемость. В камеру вставляли шахтные трубы со шлюзами, действием сжатого воздуха из камеры удалялась вода, затем производили выемку грунта для Т., собирали чугунные трубы и производили кладку. При сооружении последней секции производство работ было несколько упрощено. Вместо деревянного потолка на шпунтовые стенки (срезанные несколь-

ко ниже первых) опускали верхние части Т. из двух полутруб (фигура 149, <Э), приготовленных заранее, и дальше работы вели под прикрытием из этих труб. Значительно проще велись работы по этому способу в Берлине для пропуска метрополитена под р. Шпрее у моста Яновиц. Там работы начинались с устройства на дне реки землечерпанием неглубокой выемки (0,50 ж) шириной понизу ок. 17 метров на всем протяжении Т. (фигура 150, а). Затем вдоль наружных очертаний сооружаемого Т. забивали железные шпунтовые сваи. Оголовки этих свай выравнивали несколько выше произведенной выемки. Одновременно почти рядом со шпунтом забивали с внутренней стороны на нек-ром расстоянии друг от друга (ок. 7 м) обсадные трубы для всасывающих колодцев. На забитые шпунтовые стенки укладывали при помощи водолазов с пловучих подмостей решетчатые клепаные железные балки (фигура 150, б), по несколько штук сразу. Эти балки по указанию водолазов точно устанавливали на шпунтовые стенки через железные швеллеры, приболченные к ним. Уложенный т. о. настил из железных

э

Фигура 150.

балок заполнялся сверху бетоном. Бетон затем покрывали предохранительным слоем гравия и для полноты схватывания оставляли на нек-рое время в покое. После этого под окрепшим железобетонным потолком приступали с обоих берегов к разработке грунта без применения сжатого воздуха. Забитые ранее в грунт трубчатые колодцы при этом обнажались, с них снимали надетые на них при установке предохранительные колпачки, и каждый ряд колодцев соединяли поверху общей водосборной трубой с насосной станцией. Под действием насосов уровень грунтовых вод понижался (в р. Шпрее, как уже говорилось выше, дно было прикрыто слоем непроницаемого ила и только ниже шел песок, т. ч. речная вода с трудом попадала в нижние водоносные слои, что облегчало откачку из них воды), и работы велись насухо (фигура 150, в). Расход воды в колодцах при этом достигал 40 м³/мин. По разработке выемки Т. на полный профиль приступали к кладке лотка, стен и потолка Т. (фигура 150, г). Вся обделка Т. была из железобетона, причем для увеличения жесткости в продольном направлении Т. был разделен сплошной продольной стенкой на две половины (фигура 150, 0). Железобетонный потолок, служивший прикры тием при производстве работ, остался по окончании Т. составной частью его перекрытия. Он был только усилен снизу для лучшей водонепроницаемости дополнительной железобетонной плитой с прокладкой нескольких листов гудронированного войлока. Таким же войлоком с прослойками клебемассы были обернуты на бетонной подготовке стены и лоток Т. Водонепроницаемость была достигнута полная. Работы по сооружению этого Т. длиной 183 метров длились всего один год.

Характеристика нек-рых Т. дана в таблице 7.

Расчеты Т. Затруднительность о пре-деления внешних сил, действующих на Т. Туннельная обделка, выдерживающая на себе давление окружающих слоев земли и вызывающая в них соответствующие реакции, обычно представляет собою несложную инженерную конструкцию в виде свода или замкнутого кольца (однопролетного, редко двухпролетного), при плоских же перекрытиях—в виде балки на двух или нескольких опорах, а при жестком закреплении узлов·—в виде рам. Для расчета такого рода конструкций теория инженерных сооружений дает вполне определенные решения, если бы были известны внешние силы, действующие на эти конструкции, и могли быть учтены все реакции земляной среды, окружающей Т. К сожалению только для очень мелко заложенных Т., преимущественно городских, эти внешние активные силы (вес вышележащей земли, нагрузка от близлежащих зданий и подвижная нагрузка) м. б. определены с достаточной точностью. Также довольно точно можно определить эти силы для подводных Т., проложенных в водопроницаемых грунтах на небольшой глубине от дна, где приходится считаться с определенным гид ростатич. давлением воды и с давлением земли от дна до низа Т. Пренебрегая в таких случаях в запас прочности нек-рыми трудно определимыми реакциями, можно расчетом установить типы туннельной обделки в соответствии с действительной необходимостью. Но для Т., закладываемых б. или м. глубоко, не только горных, а также и городских, далее на глубине 4—5 метров над сводом уже возникают затруднения в определении нагрузки на обделку Т. Предположение, что на свод давит вся масса земли, находящаяся над ним, приводит к явно абсурдным результатам, идущим вразрез с практикой тун-нелестроительства. Поэтому обычно при назначении типов туннельных обделок действуют путем приближения по примерам, давшим хорошие результаты в грунтах и при прочих условиях, подходящих к рассматриваемому случаю. Этот метод широко применяется в горных Т. при глубоком их заложении. Этому же методу следовали иногда и при проектировании городских Т., например в Париже и Лондоне. Первые попытки определения внешних сил, действующих на свод Т., возникшие со стороны нек-рых геологов (Гейм из Швейцарии и др.), сводились к предположению, что на туннельную обделку должен давить вес всех вышележащих над ней пластов земли, даже· при наличии твердой скалы. Доказывалось, что даже самая твердая порода, подверженная большому давлению, становится как бы гидростатичной, то есть может, хотя и очень медленно, изменять свои формы и оказывать давление-со всех сторон, т. ч. всякий Т., проложенный на очень большой глубине, с течением времени, хотя бы через 100 лет и более, должен неиз-

Названпе	Год сооружения	Длина в м	Ширина в м	Порода грунтов	Способ разработки	Стоимость 1 п. м в руб.
Швейцария			/Келезн	одорожные однопу	тные
Риккен ..	1910	8 600	5,20	Песч. мергель, слои извести., газы	Потолочного разреза	520
Альбула.	190В	5 865	4,50	Извести., сланец, вак-ка, морена, гранит Гнейс, сланцы	То же	460
Симплон ..	190.3	19 732	5,0		Австр., частич. итал.	14 5
Австрия
Босрук..	19Θ8	4 768	5.50	Доломиты, сланец	Бельг. и австр.	550
Буково..	1903	928	5,50	Извести., глинист, сланцы	Австр., итал.	1 480
Рехберг ..	1899	317	5,50	Доломиты, известняк	Австрийский,	330
Германия
Мариенталь.	1887	1041 -	5,50	Серая вакка, сланец	Бельгийск	270
СССР
Северо-Донецкий.	1916	2 060 fi	5,20 Железно	Глин, сланцы, извести., песч., песок, плывун дорожные двухпу	Австр., частью бельгийский тные	1025
Франция
Медон..	1900	3 341	9,00	Известняк, гипс, мергель, глина	Бельг., частичные примен. сжат. возд.	1 125
Коль-де-Кабр.	1895	6 800	9,00	Сланцы	Бельгийский	670
талия
Коль-ди-Тенде.	1899	8 098	8,00	Сбросовые сланцы	Бельг. е нижней штольней	680
Туркино ..	1894	6 447	8,00	Извести., сланцы, тальковые сланцы, серпентин	Бельг. с нижней штольней	1 140
Швейцария
Сен-Готард.	1881	14 981	8,00	Гнейс, слюдяные сланцы	Бельгийский	1 210
Лечберг..	1912	14 538	8,20	Сланцы, извести., гранит, кристаллич. породы Изв., доломит., известковый мергель	Потолочного разреза	550
Гауенштейн.	1915	8 134	8,40		Потолочного разреза	1 180
Австрия
Арльберг.	1889	10 250	8,20	Гнейс, гранит	Австрийский	1 740
Караванкен.	1908	7 926	8,20	Изв., известк. сланцы, конгломер., ангидрид	*	1 800
Вохейп..	1905	6 239	8,20	Мергель, изв., известк. сланец	*	1 240
Тауерн..	1909	8 553	8,20	Гнейс	*	1 310
Германия
Фрида..	1879	1 065	8,20	Песчаники, сланцы	»	595
Кюльштадт.	,1879	1 529	8,20	Изв., мергель	»	70и
СССР
Больш. Новороссийский	1889	1 389	• 8,75	Глинист, сланцы и извести.	»	1 000
Малый Новороссийский	1889	384	8,75	То же	Бельгийский	750
Джарджурский.	1898	1705	8,75	Туфовая лава	Австрийский	1045
Кругобайкальский
а) Половинный.	1905	779	8,75	Гнейс		1 530
С) Хабатуй.	1905	548	8,75	То же		1 330
Сурамский.	1891	3 998	8,95	Мергель, сланц. глины, изв., песч.	Австр., частью бельгийский	1 560

•белено подвергнуться разрушению. В доказательство гидростатичности твердых пород, подвергнутых высоким давлениям, приводили опыты с мрамором, деформировавшимся без трещин под большим давлением. Эти взгляды встретили протесты со стороны строителей Т. Указывали на полное их несоответствие с практикой. Брандзу, известный строитель Т., указывал на пример Сен-Готардского Т., где толщина свода была допущена в 0,60 м, тогда как при расчете на давление всей земли над сводом эту толщину пришлось бы увеличить до 6 метров и т. д.

Непосредственное измерение давления по деформациям крепе й. Затруднительность заранее определить :для Т. давление земляных масс, находящихся над ним, привела еще давно строителей к мысли •установить величину этого давления путем наблюдений за деформациями крепей при прокладке Т. В этом смысле были даны указания еще Риттером. Наблюдения в таких случаях должен быть сосредоточены на штендерах штольни и калотты, которые непосредственно выдерживают давление от потолка туннельной разработки. По степени вдавливания этих штендеров в поддерживаемые ими верхняки или лонгарины, а также в поддерживающие их легкий или швеллеры, можно судить о действующих в них усилиях, а следовательно и о полном давлении на весь потолок разработки. Несмотря на всю кажущуюся бесспорность такого определения давления земли на Т. в известных условиях оно может дать преувеличенные значения. Дело в том, что при разработке Т. земля оказывает вначале значительно большее давление, чем впоследствии, когда после замыкания свода встревоженные земляные массы вновь придут е равновесие и успокоятся. Особенно это заметно в сыпучих грунтах, когда давление на временные крепи усиливается вследствие протекания грунта через крепления при разработке и когда каменная кладка, прекращая утечку грунта внутрь Т., тем самым ослабляет давление его на Т. Это явление совершенно аналогично тому, к-рое наблюдается в силосах, когда при выпускании зерна из отверстия давление на дно камеры силоса сразу возрастает и возвращается к прежнему состоянию, как только .движение зерна прекращается. В нек-рых случаях этот прием дает и преуменьшенные значения. Если разработка Т. ведется исключительно малыми частями (что необходимо в слабых Т. и при больших давлениях), то грунт «ад такого рода разработками (порядка штолен) образует сам собою свод и часто вовсе не оказывает давления на крепи или оказывает сравнительно слабое давление. По окончании же каменной обделки Т. с относительно большим пролетом разгружающее значение земляного свода над туннелем уменьшается (о зависимости между пролетами туннельных разработок и действительным давлением на потолок разработки,установленной новейшими исследованиями, смотрите ниже) и весь Т. может получить на единицу площади ббльшую нагрузку, чем потолок штольни или калотты при небольшой •ее длине. Но помимо этих общих соображений сами деформации в крепях не всегда соответствуют действительным сжимающим усилиям от напора земли. Сопротивление дерева сжатью в туннельных креплениях сильно меняется от срока их службы в Т. После нескольких оборотов оно уменьшается иногда в несколько раз. Кроме того вдавливание штендеров в лонгари ны часто происходит не от давления земли, а от чрезмерного зажатия их при подклинивании.

Теория Ржихи. Ржиха считает, что при разработке Т. над ним образуется своего рода земляной клин, к-рый под влиянием собственного веса стремится скользить внутрь Т., но встречает реакции со стороны окружающих его земляных масс и благодаря этому из этого земляного клина образуется земляной свод, себя разгружающий, причем часть клина, находящаяся ниже· образовавшегося земляного свода, как бы отрывается от него и производит давление на потолок туннельной разработки. Границу между образовавшимся земляным сводом и отрывающейся от него нижней частыозем-ляного клина Ржиха определяет в виде параболы; этот параболический цилиндр земли и давит на туннельную разработку. Сам Ржиха не дал дальнейшего развития своих взглядов, но представление его о земляном теле пара-болич. формы, давящем на туннельную разработку, легло в основу теорий других специалистов—Риттера, Коммереля и Протодьяконова.

Метод Риттера. В попытках непосредственного определения давления земли на туннельный свод Риттер исходит из сопротивления разрыву горной массы, находящейся над Т., и считает, что давление ^! на свод Т. равно весу Р тела парабо- л лич. формы (фигура 151), уменыненно- ^ _ь „. му на силу U, необходимую для отрывания горной массы по линии ^Фиг· ¹⁵¹· АВС. Давление на свод туннеля (в.гщ) в таком случае по Риттеру выражается формулой

Ρ=Ρ-Π=7δ (1)

где у—вес 1 м³ земли в килограммах, b—отверстие Т. в м, уи—сопротивление разрыву горной массы в килограммах/см². Высоту параболы h (в ж) Риттер определяет равной

Так как Риттер не установил данных для определения и, то он предложил принимать уи равным силе сцепления грунтов ку, причем для твердой глины Риттер дает к=0,3-р0,5. Способ расчета, указанный Риттером, однако не был использован прак-тиками-строителями, и ф-лы его остались непроверенными опытом. Для грунтов, не обладающих сцеплением, как песок и гравий, он дает неправильные результаты, т. к. в таком случае при и=к=0 h=со, то есть кривая АВС (фигура 151) переходит в две вертикальные прямые, и на свод должна была бы давить при любой высоте вся масса земли, находящаяся над ним, что совершенно не соответствует имеющимся в паст, время данным туннельной практики.

Метод· Коммереля. В методе расчета, предлагаемом Коммерелем, в основу для опре-

деления давления берутся осадки, наблюдаемые в потолке туннельной разработки. Коммерель исходит из предположения, что вследствие осадки крепей при прокладке Т. часть грунта отрывается от остальной земляной массы и эта-то оторвавшаяся часть грунта только и давит на Т., остальная же масса образует над Т. свод. Если при разработке туннеля точка В (фигура 152) осела на величину а,точки же А и С на величину с и если допустить, что линия АВС образует параболу, то ур-ие этой параболы, отнесенной к началу координат в В, будет

	У2=2 р (а - х)	(3)
ИЛИ		(4)
т. к. при у	= b и х=е
	9 _ 52. ^ а —с
Отсюда	(а-с) <> ж-о г уг.	(5)

Объем оторвавшейся массы высотою г, шириною dy и длиною 1 будет

dQ,=1 · 8 · dy. (6)

Если разрыхление грунта при осадке равно р %, то разрыхление тела Q_z выразится из (6):

ш ГО

С другой стороны, на фигуре 152 видно, что разрыхление тела Q_s равно х dy. Отсюда х dy=-V- г dy (8)

ИЛИ

^{х =} Ίοο ^е‘ (⁹>

Подставляя в ур-ие (9) х из ур-ия (5), получим

*=“[^а"Т^²]’ (Ю)

что выражает собою параболу с вершиной, находящейся над точкой В на расстоянии 100 |.

В дальнейшем Коммерель предлагает заменить ур-ие параболы (10) ур-ием эллипса, относя его к центру координат В (фигура 152), что дает ему возможность считаться только с одной осадкой а в точке В:

£ + £=!> (Н)

где b—полуширина выработки Т., а /г—высота оторвавшейся массы земли—«эллипса давления», равная

ί 100а

= _р > (12)

причемр—коэф.остаточногоразрыхления—различен для разных грунтов. Значение его в %: грунт р

Песок и гравий. 1— 1,5

Глинистый грунт. 4

Мергель и прочее. 4— 5

Твердая глина. ,·.. 6—7

Скала;.. 8—15

Разобранный пример относится к случаю,когда грунт не оказывает активного давления на Т. Расчет с учетом активного давления ведется несколько иначе. Прежде всего устанавливается угол естественного откоса грунта ρ (,фигура 153) и определяется плоскость обрушения в точках А и А по линиям АС и АС, как равноде-лящим угол 90° — ρ. После этого проводится горизонтальная касательная к шелыге свода до встречи ее с плоскостями обрушения в точках С и С. Прямая СС и представляет собою горизонтальную ось эллипса давления,

, 100а вертикальная полуось которого п=как и в предыдущем случае. Горизонтально действующее давление земли на поверхность А В определяется как давление земляной Массы G₂

Фигура 153.

Фигура 154.

(призмы АВС), нагруженной массой Р₂ (тела BCF). Точка приложения давления от нагрузки Р₂ с достаточной точностью м. б. принята в середине АВ. В тех случаях, когда величина h получается больше высоты земли над сводом Т., нагрузка вместо эллипса давления принимает вид, показанный на фигуре 154 и 155. Для горных Т., прокладываемых в твердых породах с сравнительно большим коэф-том остаточного разрыхления, приемы расчетов, предлагаемые Коммерелем, приводят к результатам, довольно близким к тем, которые выработаны туннельной практикой. Но для грунтов с малым коэф-том остаточного разрыхления, как песок или неслежавшийся гравий, расчеты по Ком-мерелю дают чрезмерную высоту эллипса давления, явно противоречащую данным туннельной практики. В таких грунтах в случае осадок быстро восстанавли--γ-₉-__

вается первоначальное равновесие и наступает уело- | г !

коение. Кроме того в са- ί

мом эллипсе давления об- П s

Фигура 155. Фигура 156.

разуется ряд сводиков, разгружающих Т., и должна также проявиться сила трения о стенки неразрыхленного тела (по бокам эллипса давления), не говор я о сопротивлении отрыву осаживающейся массы от остального массива горы.

Метод Бирбаумера. Бирбаумер в своем определении давления на туннельный свод исходит из силы трения, противодействующей оседанию грунта над Т. На Т. должна давить сверху сила G (фигура 156), равная byh, где b—ширина Т. в м, h—высота земли над Т. в м, γ—вес 1 м³ земли. Этой силе должна противодействовать сила трения fE между части-

цами грунта под влиянием бокового давления. Поэтому порода сверху Т. будет оказывать на него давление, несколысо меньше bук,равное Qbyh, где Θ зависит от угла трения грунта ρ и от высоты нагрузки h. В предположении горизонтального направления боковых сил Бирбаумер дает следующие выражения для Θ:

<¹³>

1-

λΗ

λϊι+Ь

У(

*^h+^by _{+ ht} I⁴

(14)

где t—высота Т., f=tg^45°—^ и

Я=tg ρ tg² (45° - I)=i² tg ρ.

При этом нижний предел коэф-та Θ по Бир-баумеру будет

Km=(15)

В табл. 8 даны значения приведенной высоты ΘΗ для разных углов ρ и разных высот h (в л) для однопутного Т. (ί=8 метров и Ь=8м) и для двухпутного T. (f=8 метров и b=12 м).

свода (имеется в виду бельгийский способ работ). Линии А А и В В наклонены к вертикали под углом а, к-рый Сюке называет «углом осадки». Величина этого угла зависит от природы грунта: будучи незначительной в плотных грунтах, она растет в слабых грунтах. Для некоторых грунтов Сюке дает ее значения. Угол а можно было бы легко определить, если принять плоскости АА и ВВ за плоскости обрушения грунта. Действительно, углы а, даваемые Сюке для нек-рых грунтов, довольно точно совпадают по величине с углами, образуемыми вертикалью с плоскостью обрушения, определен-

ными по формуле —, где φ—угол естественного откоса. При таком предположении неопределенность в определении угла а отпадает.

Пусть D—плотность грунта, г—его сопротивляемость. При этой сопротивляемости г земляной свод мог бы держаться сам собой, если бы его плотность вместо D равнялась некоторой меньшей величине D. Разность Ώ — — Ώ- D" представляет собою излишек плотности грунта, который и оказывает давление на свод Т. Расчет свода Сюке ведет по методу пре-

Таблица 8, — Значение,приведен ной высоты Oh.

	Однопутный Т.							Двухпутный T.
h	0=15°	ρ=20°	ρ=25°	ρ=30°	ρ=35η	ρ=40°	ρ=4 5°	ρ=15°	ρ=·20°	ρ=25°	ρ=30°	ρ=35°	ρ=40°	ρ=45°
20	18	18	16	15	15	15	14	17	17	17	17	17	17	17
30	21	21	20	20	19	19	17	24	23	23	22	22	22	22
40	24	23	22	22	20	19	18	29	27	28	26	25	25	25
50	25	24	22	21	19	17	15	33	30	29	27	27	27	27
75	32	29	24	20	15	13	9	36	32	28	25	23	22	22
100	38	32	26	20	15	12	9	39	33	29	24	18	15	11
150	53	36	29	21	15	12	9	53	42	30	24	17	14	9
200	70	48	34	22	14	10	8	70	48	33	24	16	12	8
250	88	80	43	27	18	13	8	88	60	41	27	18	13	8
300	105	72	51	33	21	15	9	105	72	51	33	21	15	9
400	140	93	68	44	28	20	12	140	96	68	44	28	20	12
500	175	120	85	55	35	25	15	175	120	85	55	35	25	15
600	210	144	102	63	42	30	18	210	144	102	63	42	30	18
700	245	168	119	77	49	35	21	245	168	119	77	49	35	21
800	280	192	136	88	58	40	21	280	192	138	88	58	40	24
900	315	218	153	99	63	45	27	315	213	153	99	63	45	27
1000	350	240	170	110	70	50	30	350	240	170	110	70	50	30

Выведенные результаты довольно хорошо согласуются с данными туннельной практики, давая для нормальных грунтов при ρ > 30° и глубине до 500 метров значения Oh, почти независящие от глубины заложения Т.

Метод Сюке. Сюке из наблюдений за работами в Т. парижского метрополитена предлагает другие методы. Он считает, что над сводом Т. образуется земляной свод, б. или м. разгружа-ющий туннельный свод, но в отличие от Ржихи, Риттера и Коммереля полагает, что этот свод начинается непосредственно у наружной поверхности Т. и действует по всей высоте над Т. (фигура 157). Сюке рассматривает случаи сравнительно неглубокого заложения Т., когда осадки грунта при разработке Т. могут распространяться до дневной поверхности, и ограничивает работу земляного свода линиями АА’ и ВВ (фигура 157), которые на поверхности земли определяются зоной осадки грунта между точками А и В и внизу пятами туннельного

дельного равновесия, причем для упрощения допускает, что реакции в пятах- направлены перпендикулярно к пятам (линиям А А и ВВ). В таком случае наибольшее напряжение земляного свода в ключе будет

Р-нЬ’ ⁽¹⁶>

где Q—вес половины земляного свода (фигура 158), Н—высота земли над сводом, а—угол осадки. Подставляя вместо Q его значение в зависимости от геометрия. элементов его составляющих и плотности Ώ и считая для простоты, что объём пустоты, ограничиваемый туннельной обделкой, равен | hi, Сюке выводит, что

2 D

Ρ⁼ΊΓ

(17)

Для очень глубоко лежащих Т., когда h настолько мало по отношению к Н, что его величиной мояшо пренебречь, формула Сюке приводит к заключению, что напряжение в земляном своде почти равно HD. Для небольших глубин заложения (порядка не более нескольких десятков метров) выводы Сюке дают результаты, близко совпадающие с наблюдениями в тех случаях, когда это удавалось проверить, как это особенно обнаружилось при разрушении нек-рых сводов в Т. парижского метрополитена. Зная Ϊ, h, Η, а и D, определяют напряжение земляного свода р. Если р превышает г, то на свод Т. должна быть передана часть нагрузки земли, которая соответствовала бы некоторой фиктивной плотности ее D" и к-рую легко определить из основного ур-ия (17), подставляя вместо р значение г и определяя D, соответствующее этому г. Разность Ώ — D=D" и представляет собою ту фиктивную плотность земли, к-рую должен выдержать туннельный свод.

В последнее время Сюке производил непосредственные наблюдения над давлением земли в туннельных разработках на строящихся линиях парижского метрополитена при заложении их на глубине 4—5 м, считая от свода. Для своих измерений Сюке брал целые пролеты креплений калотты между лонгаринами и, поддерживая их на гидравлических домкратах, отмечал непосредственно давления, оказываемые землей на них. Грунты над разработкой состояли в нижней части из аллювиальных песков, а в верхней—из растительной земли и насыпи. Опыты производились для разработок разной ширины.

Исследованиятвердо установили, что при прокладке Т. малых и средних пролетов действительное давление на, крепи, несмотря на наличие слабых грунтов и небольшую высоту напластований над исследуемыми туннелями, все же значительно ниже давления, теоретически определенного в соответствии с весом земли над Т., и что при этом отношение между теоретич. давлением и действительным зависит от пролета разработки, постепенно убывая с увеличением пролета и совершенно сглаживаясь при пролетах ок. 18 м, когда оно становится близким к единице. Результаты своих наблюдений Сюке выразил в виде кривой (фигура 159), где по оси абсцисс отложены I—пролеты разработки Т.,а по оси ординат—отношение п теоретич. полной нагрузки к действительно наблюденной, причем соотношения п на кривой всюду взяты им с некоторым запасом по сравнению с непосредственными наблюдениями.

Интересная теория с заманчивой по своей простоте окончательной ф-лой выведена проф.

Μ. М. Протодьяко-новым. Он доказывает, как и многие другие, что при проходке Т. над ним образуется параболич. разгружающий земляной свод и наТ. давит земляная масса, находящаяся внутри этого свода. Для определения высоты параболы b (фигура 160) проф. Протодьяконов применяет следующее рассуждение. На опоре А земляного свода вертикальная составляющая Рдавления R прикрепляет части-

|%

II

l~ отверстия туннельной разработки в метрах

цу к опоре у а горизонтальная составляющая Т сдвигает ее. Сдвигу сопротивляется трение с углом φ и коэф-том трения=tg φ. Чтобы земляной свод не рушился, необходимо, чтобы Т < /Р. Но Р =ра, следовательно

Т < fpa;

чтобы свод был устойчив, ~Т должен быть меньше fpa, то есть должен быть нек-рый запас. Этот запас можно представить себе как ряд горизонтальных сдвигающих усилий т на единицу вертикальной проекции. Это выразится ур-ием:

Т + хb=fpa.

Делая соответствующие подстановки, получаем ⁼ (fP^a — хb)b

или х=ра

2fb—a

262

Чтобы обеспечить наибольшую устойчивость, берем запас т максимальный, для чего первую производную по b приравниваем нулю:

dr

db

, CL-bf

Ί>3

откуда

где а—величина полупролета выработки, а f—коэф. трения или, как дальше выражается проф. Протодьяконов, коэф. крепости породы. Проф. Протодьяконов в своем труде дает среднее значение f для разных пород: плывучие—· 0,3, сыпучие—0,5, землистые (растительная земля, торф, суглинок, сырой песок)—0,6, мягкие—0,8 и 1,0 (глина, песок, гравий), довольно мягкие—1,5 и 2,0 (сланец, мергель, щебенистый грунт), средние породы—4,0 (крепкий сланец, известняк) и крепкие породы 5—20. Ф-ла проф. Протодьяконова дает давно замеченную связь между давлением и шириной туннельной разработки. Но эта зависимость на самом деле не прямолинейная, как указывает ф-ла, а идет по какой-то кривой, причем для очень малых пролетов давление на потолок разработки быстро падает, приближаясь к нулю. При спокойных однородных напластованиях и когда нет особых геологич. условий формула Протодьяконова дает довольно близкие значения для скалистых грунтов, преувеличенные для плотных мягких и преуменьшенные для слабых мягких. При наклонных и вертикальных напластованиях и при перемежающихся слоях разных пород эта формула дает результаты, далекие от действительности.

Лабораторные опыты Левинсон а-Л е с с и н г а. Акад. Левинсон-Лессинг производил в Ленинграде лабораторные опыты для изучения давления породы вокруг Т. Исследования производились оптическим методом посредством изолированного света. Материалом для опытов вначале служил целлюлоид, затем стекло. Из опытов выведено заключение, что наиболее выгодной формой Т. является эллипс с вертикальной осью почти вдвое больше горизонтальной. Затем при исследовании слоистого строения породы оказалось, что горизонтальные напластования дают ббльшие и дальше распространяющиеся напряжения, чем вертикальные. Установлено было также, что антиклинальные складки (то есть в виде свода) дают меньшие нагрузки на Т., чем синклинальные (то есть складки в виде опрокинутого свода).

Реактивные силы, действующие на туннельную обделку. Определение внешних активных сил еще недостаточно для расчета туннельной обделки. Необходимо помимо реакции в подошве основания учесть также действие пассивных сил отпора земли и трения ее о каменную обделку Т. Игнорирование этих сил и пренебрежение ими в пользу прочности в тех случаях, когда условиями производства работ (плотное прибучивание кладки к земляной разработке и особенно нагнетание цементного раствора за кладку) обеспечено полное взаимодействие работы туннельной обделки и окружающей ее земляной среды, приводит к неправильно преувеличенным решениям. Коммерель в своих попытках расчетов Т. указывает на необходимость во многих случаях считаться с пассивным отпором грунта, а также с силой трения грунта о заднюю грань стенки. Для. возможности определения этих сил Коммерель отказывается от приема расчетов всей туннельной обделки как одного целого, а разделяет свод от· стенки. Taxtoe разделение вполне логично, т. к. очень часто стенки по своему виду и размерам резюэ отличаются от свода. Он рассчитывает отдельно свод под действием активных сил, определяет давление свода на стенку и затем рассчитывает стенхгу, подверженную действию активных известных сил (равнодействующей давления от свода в пяте его, веса земли над стенкой и собственного веса ее) и пассивных реа1{ций грунта, которые он пытается определить. Из пассивных реакций грунта Коммерель принимает в расчет: а) пассивный горизонтальный отпор И земли на заднюю стенку, равный по Коммерелю горизонтальной равнодействующей от давления свода и направленной в противоположную сторону, причем распределение этого отпора по задней грани стенки требует определения,

б) силу трения земли о заднюю грань стенки S=μΗ (где μ—коэф. трения, принимаемый Ком-мерелем из осторожности равным 0,3), направленную снизу вверх, и в) вертикальную реакцию земли Q в подошве фундамента стенки, равную разности вертикальной составляющей активных сил Q₀ и определенной выше силы трения S,r. e. Q=Q₀ — S, причем распределение этой реакции по подошве фундамента также требует определения. Распределение активных и пассивных сил по Коммерелю показано на фигуре 161, где пассивный горизонтальный отпор грунта на заднюю грань стенки показан в виде тр-ка, не доведенного до низа стенки, а вертикальная реакция на фундамент стехши— в виде трапеции, распределенной по всей ширине фундамента. Если принять стенку Т. в отношении окружающей ее земляной массы как неизменяемое тело, то при повороте в этой земляной массе под действием внешних активных сил подошва ее и задняя грань повернутся на один и тот же угол, уплотняя соответственно грунт. При однородности породы грунта уплотнения должен быть пропорциональны напряжениям в грунте, следовательно углы а и β (фигура 161) должен быть равны, откуда из подобия тр-ков вытекает равенство где х—расстояние ц. т. тр-ка напряжений грунта у задней грани стенки в см, о_х, а_у, а_у— соответствующие напряжения в килограммах]см“, b— ширина подошвы стенки. Ведя расчет для стен ки длиной в 100 см, найдем из условия равенства нулю суммы проекций всех сил на ropixeoii-тальную плоскость:

2 ^σχ Зж · ЮО=II, или а_х=_f"- · (19)

Из ур-ий (18) и (19) имеем

При окончательном определении а_х, а_у и a;_fне должны превышать допускаемых напряжений для данных грунтов. Т. о. в результате предпосылок КоммерелЯ о распределении пассивного давления на стенку Т. выводится положение, что расстояххие х зависит от разностхх Оу—ау, то есть от распределения давления по площади основания. На примерах расчетов Коммерель при распределении давления исходит из совершенно произвольной я неправильной гипотезы, что точка приложения опорного давления в подошве совпадает с точкой пересечения подошвы с кривой давления, построенной без учета пассивных реакций, приложенных к стенке. На произвольность этих положений указывал еще Лукас.

С. Н. Розанов в своих работах дает точное определение реакций на стенку при условихх ясности очертания ее задней грани, как указано ниже. Кроме реактивных сил Н, Q и S в расчет принимается еще сила трения в подошве .основания. Эта сила имеет большое значение в установлении общего равновесия стенки, а следовательно и в распределении реакций. Игнорирование ее Коммерелем дает при расчетах преувеличенные результаты в определении высоты стенок по сравнению с данными практики (преимущественно парижского метрополитена). Под действием активных сил, соответствующих случаю, изображенному на фигуре 161, CTeixiia, находящаяся в однородххой

земляной среде, стремится занять новое положение, обозначенное пунктиром на фигуре 162. Это положение соответствует случаю, показан-ному на фигуре 161, наиболее часто встречающемуся, но возможны и другие комбинации. Это стремление стенки к перемещению вызовет в окружающей ее земляной среде соответствующие реакции: а) силу трения в задней грани стенки 8=μΐΙ_ϋ, направленную вертикально снизу вверх, б) силу трения S_x в подошве основания, действующую горизонтально, пока неизвестную по величине (величина ее во всяком случае не м. б. более μ_χ(), где μ^—коэф. трения, a Q—вертикальное давление на грунт в подошве основания, равное Q₀ - S), в) действующий горизонтально пассивный отпор земли на заднюю грань стенки Н=Я₀ ± Si (знак меняется в зависимости от направления силы трения &_х), точка приложения которого неизвест-

на, г) реакцию грунта Q на подошву фундамента стенки, направленную вертикально, но точка приложения которой неизвестна. В случае, показанном на фигуре 162, Si препятствует стенке сдвинуться своим фундаментом внутрь Т., то есть сила S_t направлена от Т. в сторону и направление ее одинаково с направлением горизонтальной составляющей распора свода силы Н₀ (следовательно Н=Н₀ +SV). Пока сила Sj не достигла значения μ_XQ или в случае наличия распорок между стенками в виде обратного свода или бревен, не м. б. сдвига фундамента стенки вправо, то есть в сторону Т., а стенка может только вдавливаться вниз, сжимая грунт в основании, и поворачиваться вокруг крайнего нижнего ребра, нажимая сильнее на грунт с левой стороны основания и сжимая грунт у задней грани стенки по всей ее высоте, как это изображено на фигуре 163 в отличие от фигура 161 (где тр-к напряжений грунта у задней стенки не доведен до конца, что соответствует случаю нек-рого сдвига стенки у основания вправо). Исходя из соображений статики, можно для случая фигура 163 составить следующие ур-ия, основные элементы которых ясно видны из фигура 163 и выражены в сантиметров и кг:

(21) (22)

(23)

(24)

(25)

а_хП 100=Н₀ + S_t=Η,

2 ^х

₂(^σν + ^ау)^{ъ 100}=Qo -S=Q,

Уо=(а- х) ctg γ=(α - х)

_у

°У+ ^су,

и из условия равенства нулю суммы моментов всех сил относительно точки пересечения силы Н с задней гранью стенки

(26)

Делая алгебраич. преобразования, получаем шесть ур-ий с шестью неизвестными σ_χ, σ„, σ Х> У о»

__ Ho + Si

50ίι ’

_ Q

^аУ - 50Ь ’

b Q

£ U +

a Q о 8х-Н_л

^аУ+^ау (h—3x)

27ι

Решая эти ур-ия относительно х, имеем h[2h²(2H _Qa— Qb) + Ь*Нр]

Но(«1⁸ + Ьз)

2/>

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

и, зная х, определяем остальные неизвестные. При решении σ_χ, а_у и а_у не должны превышать допускаемых напряжений.

Лит.: Кандауров П., Постройка туннеля на 521—522-й верстах Донецкой ж. д., П., 1917; Е в д о κιτ-μ о в - Р о к о т о в с к и н М., Туннели, Томск, 1926; его же. Давление горных пород, Расчет туннельных обделок, Томок, 1927; Протодьяконов М., Давление горных пород и рудничное крепление, М., 1930; П а с с е к А., Туннели горного типа. Л., 1930; НКПС, Временный справочник по туннельным работам, М, 1931· Rztha F., Lehrbuch d. gesamten Tunnelbaukunst, В ’ 1867—1872; Ritter W., Die Statik d. Tunnelgewolbe * B.,1879; KommerellO., Statische Berechnung vonTun-

nelmauerwerk, B., 1912; D о 1 e z a 1 e k, Der Eisenbahn-tunnel, B., 1919; Schmid H., Statische Probleme des-Tunnel- u. Druckstollensbaues, B., 1926; Lucas &., Der Tunnel, T. 1—·2, B., 1920,—26; A n d r e ae C., Der^-Bau langer tiefliegender Geblrgstunnel, B., 1926; Walcb O., Die Auskleidung νοή Druckstollen u. Druckschach— ten, Berlin, 1926; R a n d z i о E., Stollenbau, B., 1927;; SimmsF., Practical Tunneling, L.,1896; Stauffer D., Modern Tunnel Practice, N. Y., 1906; G i 1 h e r t G., Wightman L. a. Saunders W., The Subways a. Tunnels of New York, N. Y., 1912; Copperthwalte-W., Tunneling Shields a. the Use of Compressed Air im Subacqueous Works, 2 ed., L., 1912; Hewett B.„ Shield a. Compressed Air Tunneling, N. Y., 1922; В r π n-t ο n D. a. D a v i s I., Modern Tunneling, N. Y., 1922;:

P ο n t z e η E., Travaux de terrassement et tunnels, P., 1891; Legouez R., De l’emploi du bouclier dans Is construction des souterrains, P., 1897; Hervieu J., Le ehemin de fer Metropolitain Municipal de Paris, t. 1 — 2, Paris, 1903—08; B i e t t e L., Les chemins de fer urbains parislens, P., 1928; В 1 a d e g о G., 1 grandl tra-fori alpini, Milano, 1903. С. Розанов.