Железнодорожный тоннель

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТОННЕЛЬ (а. railroad tunnel; н. Eisenbahntunnel, Eisenbahnunterfuhrung; ф. tunnel ferroviaire; и. tunel de ferrocarril) — капитальная подземная горная выработка для движения железнодорожного транспорта. Сооружается в горах (горный железнодорожный тоннель), под водой (подводный железнодорожный тоннель), в черте городской застройки (глубокие железнодорожные вводы — городской железнодорожный тоннель).

Первые железнодорожные тоннели построены в Великобритании на линии Ливерпул — Манчестер (1190 м) в 1830 и Килсби (2218 м) в 1838. В эти же годы строились железнодорожные тоннели во Франции, Бельгии и Германии, а позднее в Австрии, Италии и США. В России строительство железнодорожных тоннелей началось в 1859 — Ковенский (1280 м) и Виленский (427 м) железнодорожный тоннель. В конце 19 в. железнодорожные тоннели сооружены в горных районах Урала, Сибири, Дальнего Востока, Кавказа и Крыма. Наиболее крупный среди них — Сурамский железнодорожный тоннель длиной около 4 км — построен в 1886-1890. Интенсивное строительство железнодорожных тоннелей проходило в 50-е годы 20 века в связи с развитием сети железных дорог, в том числе в труднодоступных горных районах, а также при строительстве скоростных магистралей (табл.). Различают железнодорожные тоннели: петлевые (рис. 1), используемые при резком изменении направления железнодорожной линии, проходящей по склону долины; перевальные, соединяющие склоны соседних долин; мысовые — при прохождении трассы вдоль изрезанных берегов озёр и морей.

По действующим нормам СНиП радиусы кривых железнодорожных тоннелей должны быть не менее 600 м (в особых случаях 400 м), а максимальные уклоны линии от 15‰ (для коротких тоннелей длиной 300 м) до 11‰, но обязательно меньше предельного уклона на открытом участке. В продольном профиле железнодорожные тоннели устраиваются односкатными (петлевые, короткие мысовые и перевальные, горные железнодорожные тоннели) и двухскатными (перевальные, подводные). Односкатный профиль обеспечивает лучшие условия для естественной вентиляции и удаления воды. Железнодорожный тоннель сооружают под один или два пути, определяя это технико-экономическим анализом в зависимости от грузонапряжённости линии на перспективу эксплуатации железных дорог, а также от горно-геологических условий проходки. Размеры поперечного сечения железнодорожных тоннелей определяются с учётом габарита приближения строений (ГОСТ 9238-73), размещения эксплуатационных устройств и норм уширения пути на кривых радиусом 2000 м. При организации двухпутного движения на железных дорогах предпочтение отдаётся строительству двухпутного тоннеля вместо двух однопутных, так как при этом почти на 30% сокращаются объёмы и стоимость работ, упрощаются системы вентиляции, водоотвода, ремонтные работы. Наиболее распространённые способы строительства железнодорожных тоннелей: горные с применением буровзрывных работ на полный профиль или комбайнов избирательного действия в крепких устойчивых грунтах или по частям (в том числе уступный); щитовой. При заложении железных дорог под дном водной преграды применяется способ опускных секций. Для преодоления участков неустойчивых водообильных грунтов используют специальные способы проходки (химическое закрепление, искусственное замораживание грунтов, водопонижение и др.). Крепь железнодорожных тоннелей выполняют из бетона, железобетона, чугуна и стали (рис. 2).

Входы в тоннель, как правило, представляют собой архитектурно-оформленные порталы, обеспечивающие устойчивость лобового и боковых откосов, отвод воды. Путь в железнодорожный тоннель устраивается на балласте либо на основании из монолитного бетона или сборных железобетонных плит. Для осушения грунта тоннелей сооружаются дренажные устройства в виде штолен, располагаемых ниже тоннеля, прорезей и камер с каптажными скважинами (рис. 4).

Отвод воды из тоннеля осуществляют, как правило, по закрытым лоткам с уклоном не менее 3‰. В районах с суровым климатом для предотвращения замерзания воды лотки утепляют, уклон их делают не менее 6‰, а дренажные устройства выносят за пределы зоны сезонного промерзания грунтов. Для укрытия обслуживающего персонала при движении железнодорожных составов в стенах железнодорожных тоннелей в шахматном порядке через 60 м с каждой стороны устраиваются ниши шириной 3, высотой 2 и глубиной 1 м, а для хранения инструментов и материалов — камеры размером 6х2,8х2,5 м. Для создания безопасных условий эксплуатации железнодорожные тоннели оснащают системами искусственной вентиляции (при длине свыше 300 м), а также устройствами связи, сигнализации и противопожарной защиты.