ЖД энциклопедия

ОБДЕЛКА ТОННЕЛЯ — конструкция, к-рой покрывается тоннельная выработка для защиты тоннеля от подземных вод. О. т. состоит из свода, стен (прямых или выпуклых в сторону горного массива), лотка или обратного свода тоннеля. Все эти элементы взаимно сопряжены и создают единую конструкцию, принимающую горное давление. Тип О. т. выбирают в зависимости от свойств гор-ных пород с учётом наиболее целесообразного в данных условиях способа произ-ва работ. В породах, оказывающих горное давление, применяют несущие О. т. В очень крепких невыветривающихся породах, не проявляющих горного давления, выработку ничем не закрепляют или устраивают облицовку, делающую пов-сть выработки гладкой и защищающую тоннель от подземных вод. В крепких породах закрепляют только свод. В породах ср. крепости применяют подковообразную О. т. в виде подъёмистого свода. Аналогичную конструкцию предусматривают и для более слабых пород, но свод и стены делают большей толщины. При наличии бокового давления устраивают замкнутые О. т. с обратным сводом в лотковой части. Для слабых пород, залегающих, как правило, на припортальных участках горных ж.-д. тоннелей, применяют сборную О. т. кругового очертания с проходкой тоннеля щитовым способом. При возведении ж.-д. тоннелей в изменяющихся по трассе геологич. и гидрогеологич. условиях соответственно изменяют тип конструкции обделки. О. т. может быть выполнена из кирпича, кам. кладки, бетона и железобетона, а также из чугунных тюбингов. Кирпичную О. т. применяли при стр-ве первых ж. д. Для тоннелей используется клинкерный кирпич, обожжённый до спекания. Небольшие размеры кирпича удобны для работ в стеснённых условиях. Большинство тоннелей старой постройки имели кам. обделку в виде бутовой кладки, штучных камней грубой и чистой тёски. Обделка из дорогих видов кладки полу-чистой или чистой тёски применялась лишь в исключительных случаях, при большом горном давлении. Тесовая кладка часто используется для обделки порталов, оголовков и входных звеньев тоннеля. Каменная обделка отличается большой долговечностью; мн. тоннели с кам. обделкой, построенные более 100 лет назад, находятся в хорошем состоянии. Осн. недостатки кам. О. т.: огранич. возможности применения механизации при про-из-ве работ и меньшая по сравнению с бетонной обделкой водонепроницаемость, снижение к-рой может привести к образованию на путях и самой О. т. наледей, затрудняющих движение поездов. Встречается комбинир. О. т., когда стены выполнены из бутовой кладки, а верхний и нижний (обратный) своды — из бетона.
Осн. материалом для О. т. на горных ж.-д. участках служит монолитный бетон, для приготовления к-рого используются местные материалы. Укладка бетона может быть полностью механизирована. Недостатки монолитной бетонной обделки: необходимость врем, крепления выработки для восприятия горного давления в период твердения бетона и низкая стойкость против действия агрессивных подземных вод. В слабых и мягких породах, в к-рых грунт удаляют по частям и устанавливают врем, крепление, бетонную смесь укладывают вручную за опалубку, наращиваемую по мере укладки бетона и удаления элементов крепления. В скальных породах, допускающих раскрытие выработки сразу на полное сечение, бетонную смесь укладывают с применением бетоноукладочных машин и мета ллич. опалубки.
Во мн. случаях целесообразно приме-нять в качестве О. т. набрызг-бетон, представляющий собой смесь цемента, песка, гравия и добавок, ускоряющих твердение и схватывание бетона; он отли-чается хорошей водонепроницаемостью и быстро твердеет. Смесь в сухом виде по-даётся по шлангам при помощи сжатого воздуха к соплу, перед выходом из к-рого смачивается водой, подаваемой под давлением. Набрызг-бетон наносится на пов-сть выработки слоями толщ. 5—7 см.
Монолитный железобетон используется довольно редко, в особых случаях (напр., при значит, размерах поперечного сечения тоннеля и при повыщ. горном давлении). В 1960-е гг. на отечеств. ж.-д. стали применять сборную обделку из железобетона. О. т. из чугунных тюбингов кругового очертания иа ж.-д. линиях предусматривается в исключит, случаях в сложных инженерно-геологич. условиях при наличии значит, гидростатич. давления.
Внутр. очертание О. т. выше уровня головки рельсов соответствует габариту приближения строений с учётом размещения за пределами габарита устр-в СЦБ, оповестит, и заградит, сигнализации, осветит, арматуры и кабелей. Внутр. очертание О. т. ниже уровня головки рельсов определяют из условия размещения конструкций верхнего строения пути и водоотводных устройств.

ИГЛОФИЛЬТРОВАЯ УСТАНОВКА — совокупность устройств для водопонижения, применяемых преимущественно при проходке тоннелей мелкого заложения, где для отбора воды из грунта используют иглофильтры — вертикально помещаемые в грунт трубы диам. 40—65 мм и дл. ДО 20 м, заканчивающиеся фильтровым звеном. Фильтр этого звена — перфорированная труба, закрытая снаружи фильтрующим элементом (металлич. сеткой, стеклотканью и др.). И. у. включает 60—120 иглофильтров, насосный агрегат для откачки воды из иглофильтров на поветь, соединит, трубопроводы и шланги. В зависимости от грунтов используют лёгкие (ЛИУ) и эжекторные (ЭИУ) установки. Иглофильтр в ЛИУ имеет дл. до 8,5 м, состоит из одной колонны труб диам. 40 мм; иглофильтр в ЭИУ имеет дл. до 20 м, состоит из соосных колонн труб: наружной, заканчивающейся фильтрующим звеном, и внутренней, заканчивающейся эжектором, обеспечивающим создание вакуума в фильтре. Область эффективного применения ЛИУ — песчаные грунты с коэф. фильтрации не ниже 1—1,5 м/сут, ЭИУ — слоистые грунты, грунты с прослойками с коэф. фильтрации от 0,1 до 2—3 м/сут. Макс, снижение уровня грунтовых вод 3—4 м (ЛИУ) и 10—12 м (ЭИУ).

ЗАТВОР МЕТРОПОЛИТЕНА — подвижная конструкция для герметичного перекрытия входов в метрополитен, в отдельные его помещения, а также для перегораживания тоннелей при прорывах рек нли подземных инж. коммуникаций, при опасности проникновения в сооружения метрополитена дыма, вредных газов н т. п. 3. м. классифицируются: по месту установки — перегонные, станционные, вестибюльные, вентиляционные и т. д.; по принципу действия — поворотные, подъёмные, подъёмно-поворотные, выдвижные; по характеру привода— с электромеханич., электрогидравлич., комбинир. приводом. Осн. части 3. м.: обрамление, полотно, приводы перемещения полотна и устр-в герметизации, систем управления, сигнализации и безопасности. Обрамление — металлич. конструкция (коробка), забетонированная по контуру проёма. Эта конструкция служит упором при закрытии полотна. Полотно — сварная металлич. или ж.-б. конструкция в виде выдвижной либо распашной двери, перекрывающей проём. На полотне смонтированы устр-ва, обеспечивающие уплотнение (герметизацию) полотна при прижатии к обрамлению, а также узлы перемещения полотна и его прижатия к обрамлению. 3. м. имеет поэлементное, местное н автоматич. дистанционное устр-ва управления механизмами затвора, а также устр-ва сигнализации о положении затвора, расположенные на местном пульте и на пульте дежурного по станции. К устр-вам безопасности относятся сигнальное электрич. табло, сирены и средства ограждения, необходимые для безопасной работы персонала при перемещении затвора. Работа затворов в трансп. тоннелях согласуется с работой системы безопасности движения, чтобы исключить закрытие затвора при движении поезда по тоннелю, наезд поезда на затвор, остановку поезда при аварии в зоне, перекрытой затвором.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТОННЕЛЬ — тоннель на железной дороге, служащий для преодоления высотного или контурного препятствия: горного хребта, участка оползней, водотока и пр. По числу путей Ж. т. делятся на однопутные и двухпутные. По расположению на трассе различают горные, равнинные, подводные тоннели. Горные Ж. т. пересекают горные хребты, водоразделы, отд. возвышенности, обходят участки осыпей, оползней, снежных лавин и заносов. Горные Ж. т. бывают перевальные (базисные и вершинные), косогорные (петлевые и спиральные), мысовые. Равнинные Ж. т. в основном сооружаются в городской черте (напр., глубокие вводы, соединяющие открытые участки ж. д. с подземными вокзалами в центральной части города). Подводные Ж. т. располагаются под руслами рек, дном водоёмов, каналов, проливов или заливов.
Наибольшее развитие получило стр-во горных Ж. т. Первые отечеств. Ж. т.— Ковенский дл. 1280 м и Виленский дл. 430 м— построены в 1859—62 на Петербург-Варшавской ж. д. Затем были сооружены Ж. т. в горных р-нах Крыма, Урала, Кавказа, Сибири, Д. Востока. Большое число Ж. т. было построено при прокладке Транссибирской магистрали: в горных отрогах Восточных Саян, вдоль берега Байкала (39 тоннелей на Кругобайкальской ж. д.). В 1890 было закончено стр-во самого крупного в России двухпутного Сурамского тоннеля дл. 3998 м на Кавказе.
Особенно большое развитие получило стр-во Ж. т. в СССР после Великой Отечеств, войны. В кон. 40-х — 50-х гг. построены Ж. т. на Армавир-Туапсинской, Черноморской ж.'д., на линии Абакан — Тайшет (5 тоннелей общей дл. 8640 м), Росвумчорский тоннель дл. 5 км. Существенно увеличился объём ж.-д. тоннелестроения в связи с прокладкой Байкало-Амурской ж. д., на трассе к-рой расположено 9 Ж. т., в т. ч. два наиболее протяжённых — Байкальский (6,7 км) и Северо-Муйскин (15,3 км).
За рубежом первый Ж. т. был построен в Великобритании в 1826—30 на линии Ливерпул — Манчестер (дл. 1190 м). Наибольшую протяжённость имеют сооружённые в кон. 19 — нач. 20 вв. одно-путные Ж. т. в Альпах: самый длинный в мире для того времени Симплонский (19 780 м), Сен-Готардский (14 984 м), Мон-Сенисский (12 850 м) и др., а также двухпутный Большой Апеннинский (18 510 м). К числу крупнейших Ж. т. в США относится двухпутный Моффатский (9920 м). Существенного размаха достигло ж.-д. тоннелестроение в Японии; в 1970-х гг. на ж.-д. линии Осака — Окаяма построено 32 тоннеля, в т. ч. двухпутный тоннель Рокко (16 200 м). Завершена проходка самого длинного подводного Ж. т. под проливом Цугару между островами Хонсю и Хоккайдо (36 400 м).
Параметры и геометрич. х-ки Ж. т.— глубина заложения, длина, продольный профиль, очертание в плане, форма и размеры поперечного сечения — определяются эксплуатац. требованиями (категория ж. д., число путей, расположение трассы, вид тяги и т. д.), природными факторами (топографич., геологич., гидрогеология, и климатич. условия), строит, требованиями (способы произ-ва работ, применяемое горнопроходческое оборудование и т. д.).
Поперечное сечение Ж. т. имеет, как правило, подковообразную форму, а его размеры обусловлены числом путей и габаритом проезда в тоннеле. На двух-путных ж. д. располагают один двухпутный или два однопутных Ж. т. В благоприятных инженерно-геологич. условиях предпочтительна прокладка двухпутных тоннелей на прямых участках. Трасса и рельеф местности часто диктуют необходимость искривления оси тоннеля, что приводит к увеличению площади его поперечного сечения, большему расходу материалов, удорожанию строит, работ при ухудшении вентиляции и возрастании сопротивления движению поездов. Требования к криволинейным участкам Ж. т. аналогичны предъявляемым к открытым участкам ж. д. Продольный профиль Ж. т. бывает одно- и двускатным. Допускаются горизонтальные разделит, площадки дл. 200—400 м. Уклоны в Ж.т. и на подходных участках принимают не более руководящего уклона продольного профиля ж.-д. линии, а при длине тоннеля более 300 м их уменьшают умножением руководящего уклона на коэф. 0,75—0,9.
При трассировании железной дороги осуществляют геодезическо-маркшейдерские работы, в ходе к-рых определяют направление и длину оси тоннеля, переносят её внутрь тоннеля, производят разбивку продольного профиля и поперечных сечений. Проектированию Ж. т. предшествуют инженерно-геологич. изыскания на трассе, в результате к-рых выявляют геологич. и тектонич. строение горного массива, состав и свойства горных пород, устойчивость пород в обнажении и ожидаемое горное давление, наличие водоносных горизонтов,- ожидаемые водопритоки и гидростатич. давление, темп-ру и состав подземных вод, наличие и состав подземных газов, темп-ру пород, сейсмичность района стр-ва, наличие вечной мерзлоты. Инженерно-геологич. изыскания осуществляют на этапе рекогносцировочной съёмки в осн. с помощью шурфов, а на этапе детальных изысканий — бурением разведочных скважин, геофиз. методами, проходкой разведочных скважин, проходкой разведочных штолен.
Составные элементы Ж. т.— тоннельные конструкции, к к-рым относятся обделка тоннеля, гидроизоляция, водоотводные устр-ва (см. Водоотвод в тоннеле ), нижнее и верхнее строение пути, порталы, камеры и ниши, а также системы освещения и энергоснабжения, вентиляц. устр-ва (при необходимости), устр-ва сигнализации, блокировки и связи, обеспечивающие бесперебойное и безопасное движение поездов. На входах в Ж. т. обделка сопрягается с порталами, укрепляющими лобовые откосы и архитектурно оформляющими тоннель. Для безопасного обслуживания и содержания Ж. т. в нём сооружают камеры для хранения и укрытия оборудования, используемого при эксплуатации и ремонте, а также ниши для врем, укрытия персонала.
Большое значение имеет защита Ж. т. от поступления в них поверхностных и подземных вод. Для этого применяют осушение горного массива, уплотнение окружающих горных пород, гидроизоляцию. При осушении массива организуют поверхностный водоотвод и дренирование подземных вод (посредством дренажных штолен, скважин, заобделочных прорезей). Уплотнение горных пород в окрестности Ж. т. приводит к образованию вокруг тоннельной выработки водоупорного тампонажного слоя. Для этого проводят цементацию, глинизацию, силикатизацию или битумизацию пород, а также нагнетают растворы непосредственно за обделку.
Гидроизоляция монолитных тоннельных обделок обеспечивает их полную гер-метизацию. Наружную гибкую гидроизоляцию помещают между обделкой н пов-стью выработки, выровненной слоем цементно-песчаного раствора. Внутреннюю гидроизоляцию, к-рая в зависимости от применяемых материалов может быть жёсткой или гибкой, устраивают по внутр. пов-стн обделки. Жёсткая гидроизоляция из слоя торкрет-раствора, армированного стальной сеткой, целесообразна в трещиностойких конструкциях обделок. В иных конструкциях и при гидростатич. давлении св. 0,15 МПа устраивают гибкую гидроизоляцию, прижимаемую к обделке ж.-б. рубашкой, воспринимающей гидростатич. давление. В качестве гибкой гидроизоляции используют рулонный гидроизол и металлоизол на битумной мастике, гидростеклоизол, наклеиваемый оплавлением битумного слоя, нанесённого на основу из стеклоткани, и полимерные плёнки, свариваемые по стыкам. При гидроизоляции сборных обделок производят чеканку швов расширяющимся цементом, установку в болтовых отверстиях и отверстиях для нагнетания сферич. шайб и пробок с асбобитумными или полиэтиленовыми уплотнителями.
Верхнее строение пути в Ж. т. проектируют, как и для открытых участков ж. д. Однако в связи с трудностью ведения ремонтных работ в тоннеле разработаны более долговечные безбалластные конструкции на плитах.
В трансп. зоне Ж. т. скапливаются вредные в-ва, выделяемые при прохождении поездов, а также иногда токсичные газы, проникающие из окружающих пород. Кроме того, в тоннелях обычно повышены влажность и темп-pa воздуха. Для создания норм, условий эксплуатации в Ж. т. осуществляется естеств. или принудит, вентиляция. Если воздухообмен требуется только для компенсации тепловыделений, то предельная темп-ра удаляемого из тоннеля воздуха принимается равной 35 "С. Систему вентиляции выбирают в зависимости от длины Ж. т. и вида тяги. Вентиляцию с механич. побуждением назначают: для тепловозной тяги — при длине тоннеля 300—1000 м в случае, если расчёты показывают необходимость в искусств. проветривании, и в обязат. порядке, если длина тоннеля св. 1000 м; для электровозной тяги — при длине тоннеля св. 1000 м и при обосновании расчётом. При меньшей длине тоннеля используется естеств. вентиляция, к-рая создаётся под действием теплового, барометрич. и ветрового напоров. Эти природные факторы непостоянны, поэтому естеств. проветривание не всегда эффективно и заметно ухудшается при длине тоннеля св. 1000 м. Естеств. вентиляция зависит также от поршневого действия поезда: при его движении в направлении потока воздуха — улучшается, а в противоположном — ухудшается.
В Ж. т. устраивают электрич. стационарное освещение с горизонтальной освещенностью на уровне головки рельсов не менее 1 лк. Питание силовых и осветит. в Ж. т. осуществляют перем. током напряж. 380/220 В от ближайших источников: тяговой подстанции, энергетич. системы, пром. и др. электростанций, а также от собств. электростанций, расположенных вблизи Ж. т.
Системы сигнализации, блокировки и связи в Ж. т. однотипны с принятыми для участка ж.-д. линии, на к-рой он расположен.
Технология стр-ва Ж. т. определяется гл. обр. геологич. и гидрогеологич. условиями, а также технико-экон. факторами. Применяют два осн. способа произ-ва работ: горный и щитовой. При стр-ве подиодных Ж. т. рационально также использование способа опускных секций, а при сооружении глубоких вводов в черте города — открытого способа.

ГАБАРИТ (франц. gabarit) — предельное внешнее геометрич. очертание предметов, сооружений, устройств. На ж.-д. транспорте в проектировании, стр-ве, эксплуатац. работе учитывают Г.: приближения строений; подвижного состава; погрузки; воздушных линий электропередачи и связи; искусств. сооружений (мостов, тоннелей, платформ и др.). Все Г. устанавливаются гос. стандартами и являются обязательными для применения. Г. строго взаимосвязаны. Сооружения и устр-ва должны иметь такие Г. н располагаться на таких расстояниях от ж.-д. пути, чтобы обеспечивалось свободное и безопасное следование подвижного состава с учётом допускаемых наибольших скоростей. Установление точных, строго обязательных Г. имеет важное значение для безопасного и беспрепятственного движения поездов и маневровых составов, а также для жизни людей и сохранности устройств и сооружений, расположенных вдоль ж.-д. пути, на станциях.