Технологии подводного строительства в городских условиях

Выбор оптимального способа строительства определяется прежде всего шириной и глубиной водной преграды, интенсивностью судоходства, а также местными условиями береговой планировки и застройки, инженерно-геологическими и гидрологическими условиями, технико-экономическими и экологическими факторами.

Современные горные способы ориентированы в основном на скальные и полускальные породы и предусматривают применение буровзрывной технологии или механизированных тоннелепроходческих машин с рабочим органом сплошного действия. Закрытый способ работ: Сооружение тоннеля без вскрытия поверхности земли.(из СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32-04-97 (с Изменением N 1))

Щитовой способ применяют главным образом в слабых водоносных грунтах, используя механизированные и автоматизированные щитовые агрегаты больших диаметров (10—14 м) с пригрузочными камерами, заполняемыми глинистым раствором, грунтом или пеногрунтом.

В ряде случаев подводные тоннели сооружают открытым способом работ: Сооружение тоннеля в котловане с поверхности земли(из СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32-04-97 (с Изменением N 1)).в предварительно осушенных подводных котлованах. В современной практике подводного тоннелестроения широко применяют индустриальный способ опускных секций, имеющий целый ряд преимуществ по сравнению с другими способами работ.

При сооружении подводных тоннелей способом опускных сек­ций отдельные конструктивные пространственные элементы тоннеля длиной до 180 м, шириной до 50 м и весом до 60 000 т изготавливают в стороне от места строительства, на плаву транспортируют в створ тоннеля, где погружают в заранее вскрытый под дном водотока котло­ван на подготовленное основание. Отдельные секции стыкуют между собой, создавая водонепроницаемое соединение, а затем засыпают грунтом или камнем. Временные торцовые диафрагмы демонтируют, и образуется сквозное сообщение по тоннелю.

Подводные тоннели из опускных секций сооружают для пропуска авто- и железнодорожных транспортных средств, поездов метрополи­тена и пешеходов, а также для прокладки инженерных коммуникаций.

Опускные секции устанавливают, как правило, на подводных участ­ках тоннеля, однако возможно использование их и на береговых участ­ках, когда секции опускают в открытый котлован, затопленный водой.

Экономическая эффективность способа опускных секций зависит от целого ряда трудно учитываемых факторов, касающихся топогра­фических, градостроительных, транспортных, инженерно-геологиче­ских и гидрологических условий.

Анализируя общую стоимость строительства тоннелей, сооружа­емых щитовым способом и способом опускных секций, можно от­метить, что, как правило, применение опускных секций выгоднее. Разница в стоимости возрастает с увеличением количества полос или путей движения. Так, стоимость строительства 1 п.м. четырех-, шести- и восьмиполосных тоннелей оказывается на 10—15% ниже, чем при щитовой проходке. Это объясняется тем, что при строительстве мно­гополосного тоннеля щитовым способом требуется сооружение двух или трех параллельных выработок, а конструкции опускных секций позволяют в одном сечении пропускать до восьми полос движения.

Строительство подводных тоннелей из опускных секций вызыва­ет определенные экологические проблемы, связанные с неизбежными нарушениями окружающей среды. В связи с этим при проектировании подводных тоннелей из опускных секций наряду с техническими необходимо учитывать экологические требования, касающиеся выбора места расположения тоннеля, глубины его заложения, способа изготовления секций, технологии производства подводно-строительных работ. Суще­ственное влияние на состояние окружающей среды оказывают способ транспортирования секций к месту опускания, погружения их в подво­дное положение, технология вскрытия подводного котлована и обратной засыпки готового тоннеля. Проложенный под дном водного препятствия тоннель вносит нарушения в бытовой режим поверхностных и подзем­ных вод (соответственно на стадии строительства и эксплуатации), что необходимо принимать во внимание в процессе проектирования.

Важной задачей является также удаление и перемещение больших объемов грунта при вскрытии подводного котлована. Следует учиты­вать, что строительство подводных тоннелей из опускных секций со­провождается шумом, газо- и пылевыделениями работающих машин и оборудования, что требует принятия специальных защитных мер.

Все указанные выше проблемы решаются путем использования прогрессивных технологий и специализированного оборудования для вскрытия подводных котлованов, изготовления, транспортирования и опускания тоннельных секций, а также применения экологически чистых материалов для устройства подводных оснований, обратной засыпки тоннеля и пр.

Выбор места тоннельного пересечения, а также способов разработки подводного котлована и устройства основания во многом определяются физико-механическими свойствами грунтов, слагающих ложе водотока.