Опертого свода способ

ОПЁРТОГО СВОДА СПОСОБ (а. abutment arch method; н. Stutzgewolbeverfahren; ф. methode de la voute supportee; и. metodo de arсо apoyado, metodo de arсо soportado) — поэтапное сооружение горной выработки (без раскрытия её сразу на всё сечение), начинаемое с проходки верхней части профиля выработки и возведения свода её постоянной конструкции, опираемого пятами на породу. Применяют в породах, способных воспринять давление в пятах возводимого свода до подведения под него стен, но по условиям безопасности или из технологических соображений, не допускающих раскрытия выработки на всё сечение. Опертого свода способ (также называется бельгийским способом проведения горных выработок) впервые использован в Бельгии в 1828 и в дальнейшем получил распространение при строительстве транспортных тоннелей, метрополитенов и других крупных подземных сооружений.

Различают две классические схемы опертого свода способа производства работ: одноштольневую и двухштольневую (рис. 1, а, б).

Одноштольневая схема обычно применяется при строительстве тоннелей небольшой длины (до 500 м) в необводнённых грунтах. По этой схеме первоначально проходят верхнюю штольню на всю длину тоннеля или на его части длиной 20-30 м с тем, чтобы начать работы по верхнему расширению (устройству калотты) одновременно в нескольких участках (кольцах). Количество таких участков принимают в зависимости от заданного темпа работ; длина каждого 6,5 м. Все работы по возведению свода обделки ведутся только со стороны верхней штольни, являющейся основной транспортной выработкой. Высоту верхней штольни задают с таким расчётом, чтобы после постановки кружал (для возведения свода) расстояние от их низа до подошвы штольни составляло не менее 1,7 м. Ширина штольни в свету обычно 1,8-2 м.

В разработанных верхних участках (калоттах) возводят бетонный свод, опирая его пятами на породу. После того как бетон наберёт достаточную прочность, производят дальнейшую разработку тоннельного профиля: сначала ядра, а затем боковых частей (боковых штросс), разбивая их на участки в шахматном порядке (рис. 2).

После сооружения стен дорабатывают нижнюю часть профиля и возводят обратный свод.

При двухштольневой схеме (рис. 1, б) сначала проходят нижнюю штольню на всю длину тоннеля, а затем приступают к проходке верхней штольни. Наличие нижней штольни позволяет улучшить условия вентиляции выработок, облегчить работу подземного транспорта за счёт разделения грузопотоков, создать лучшие условия для постепенной разработки дополнительных участков по расширению тоннельного профиля, осушить верхние пласты пород, обеспечить более тщательную разведку горного массива и при необходимости своевременно внести изменения в рабочий проект.

Расширение верхней части тоннельного профиля осуществляют со стороны верхней штольни. Породу спускают в нижнюю штольню через сквозные воронки (фурнели), пробиваемые с интервалом 6,5-13 м по мере продвижения забоя. Высота нижней штольни принимается 2-2,25 м, ширина в свету 2-2,5 м. Закрепляют выработки деревянной или металлической арочной крепью. Разработка верхнего расширения тоннельного профиля ведётся через 1-2 кольца (с оставлением целика длиной 6-12 м) во избежание интенсивного развития горного давления и в целях соблюдения безопасности при производстве буровзрывных работ. Выемка породы под стены обделки ведётся отдельными столбами шириной 2-3 м в шахматном порядке. Первые участки боковых целиков разрабатывают под швами колец свода, располагая вертикальную ось участка по шву в своде. Во время разработки бокового участка пяты свода подкрепляются подкосами (рис. 3).

Сразу же после образования выработки укладывают бетон, доводя его вплотную к пяте свода. Боковые участки целиков, расположенные с противоположной стороны или рядом с готовыми участками стен, разрабатывают после того, как бетон на этих участках стен наберёт достаточную прочность. Обратный свод обделки устраивают после возведения стен. Если имеется боковое горное давление, то перед началом выемки породы в подошве тоннеля стены раскрепляют поперечными брёвнами или стальными балками. Разработка породы ведётся поперечными полосами шириной 2 м с последующей укладкой бетона по лекалу.

С внедрением в практику строительства высокопроизводительных крупногабаритных механизмов и облегчённых типов временной крепи (арочной, анкерной, набрызг-бетонной) шире применяется вариант опертого свода способа с опережающей калоттой, проходку которой ведут сплошным забоем с возведением свода (в зависимости от устойчивости грунтов) на удалении до 50-70 м от забоя либо после проведения калотты на всю длину тоннеля. Разработку штросс и подводку стен под забетонированные своды выполняют в обычном порядке.

Достоинства опертого свода способа: быстрое закрепление постоянной крепью кровли выработки и уменьшение её осадок, безопасность работ под готовым сводом. Основной недостаток — возможность неравномерных осадок, а также деформаций от бокового давления грунта, способных стать причиной появления трещин в бетоне и разрушения свода.