Железнодорожный тоннель

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.