Проектирование тоннеля

Проектирование тоннеля представляет собой сложный процесс, во время которого определяют размеры сечения тоннеля, его трассу, типы обделки и методы проходки.

Размеры сечения являются функцией назначения тоннеля и поэтому мало зависят от природных условий, тогда как выбор трассы, типа обделки и методов производства горнопроходческих работ в значительной степени зависит от природных условий. Среди последних инженерно-геологические условия во многих отношениях являются определяющими.

При выборе трассы тоннеля кроме геологических условий принимаются во внимание топографические данные. Так, учитывается, что при пересечении какого-либо горного хребта с увеличением абсолютных отметок расположения тоннеля длина его уменьшается, а трудности с подходом к входному и выходному порталам увеличиваются. В конечном счете, выбор местоположения тоннеля производится исходя из экономической и технической целесообразности. Геодезические работы, связанные с проходкой тоннеля, состоят в определении направления и длины тоннеля, перенесении оси внутрь тоннеля и разбивки продольного профиля и поперечных сечений. Эти работы требуют исключительной точности, так как даже малейшие ошибки, особенно при большой длине тоннеля, могут привести к весьма тяжелым последствиям. Существенное облегчение в выборе трассы тоннеля оказывает применение аэрофото- и фототеодолитной съемок.

В отдельных случаях при исключительно тяжелых условиях рельефа, когда линию дороги или водовода приходится развивать внутри горного массива (это чаще всего случается на трассах железных дорог, для которых строго лимитируется продольный уклон), сооружают петлевые и спиральные тоннели.

Поперечное сечение тоннеля слагается из: площади сечения в свету и площади сечения обделки. Почти во всех породах, кроме разрабатываемых без ведения взрывных работ, происходит «перебор» породы и производится выемка излишнего грунта. Такие переборы увеличивают объем тоннельной выработки и поэтому нежелательны.

Минимальные объемы излишне выработанной породы могут быть получены при проходке мягких пород без временного крепления и без рыхления взрывными работами, например при щитовой проходке этих пород.

В скальных породах переборы практически неизбежны, и они являются следствием естественной трещиноватости, а также растрескивания пород в результате применения взрывных работ. Наибольшую величину переборов дают породы, разбитые трещинами отдельностей, образующими выпадение отдельных глыб и вывалов. При прочих равных условиях изверженные и метаморфические породы дают меньшие переборы, чем осадочные.

Способ рыхления породы взрывами также существенно сказывается на переборах—усиленные заряды по периметру выработки увеличивают излишнее расширение профиля.