Строительство тоннелей
Строительство тоннелей и прочих подобных подземных систем — одно из главных инфраструктурных решений любого крупного города. Это технология, которая позволяет выполнять сразу много решений на глубине: разгрузить городские улицы, организовывать автомобильные развязки, создавать альтернативные наземным дорогам транспортные системы, такие как метро в Москве.
Также тоннелестроение позволяет делать путепроводы в местах со сложным ландшафтом, где без них приходилось совершать длинные объезды. И даже соединять целые острова между собой или с континентальной частью. Таким образом, усилиями инженеров людям удается экономить много времени и денег, оптимизировать экономическую систему городов и стран. Давайте выясним, как правильно планировать и прокладывать тоннели, какие существуют инновационные проекты и современные способы проходок. А также, с какими проблемами можно столкнуться во время строительства, и как их решить.
Современные технологии возведения тоннелей
Технологический процесс строительства тоннелей в России и мире со временем только совершенствуется, но некоторые постулаты подземных инженерных проектов остаются неизменными, потому что они эффективны и проверены временем. Например, делить возведение тоннелепроходов на два основных способа: открытый и закрытый.
Метод открытого строительства применяют в том случае, когда нужен тоннель мелкого заложения (обычно не ниже 20 м под уровнем поверхности). У этого метода есть как плюсы, так и минусы. Из преимуществ можно отметить экономическую выгоду по сравнению с закрытым способом. В то же время от инженеров потребуется учитывать все основные коммуникации над самим тоннелем, а также дороги. Это усложняет задачу, иногда вынуждая перекладывать их.
Строительство открытым способом ведется посредством вырывания котлована, который засыплют землей обратно после окончания работ. Также на этом уровне нередки грунтовые воды, и для защиты от них нужно построить специальных слой гидроизоляции.
Второй способ строительства тоннелей — закрытый. В отличие от предыдущего метода, он может применяться как на малой высоте, так и при глубине более 20 м. Типичный пример прокладки тоннелей закрытого типа — строительство метро. Чтобы начать проходку, инженерам нужно создать систему из шахт и проходов. Также обязательно установить лифты и подъемники, которыми персонал и строительные машины доставляются под землю. С их же помощью налаживается постоянные поставки материалов вместе с выведением грунта и прочего мусора.
Если использовать закрытый метод строительства, придется потратить больше средств, однако это открывает более широкие технологические возможности. Во-первых, таким способом не нарушается целостность внешней коммуникационной и транспортной системы, находящейся значительно выше. Во-вторых, уже организовав первоначальную шахту и доставив туда строительную технику, включая тоннелепроходческий щит, можно делать проходку на длину значительно больше, чем открытым типом.
Построение ступенчатым методом
При этом способе строительства тоннелей необходимо первым делом выкопать верхнюю секционную часть. Приступать к извлечению породы в нижней половине нужно после того, как будет достигнута определенная длина отверстия. После этого верхняя и нижняя секции начинают идти параллельным путем. Ступени можно поделить на 3 основных размера: короткая, длинная и очень короткая. В современном строительстве в зависимости от сложности проекта количество ступеней может быть три и даже больше.
Преимущество выкапывания тоннеля ступенчатым способом состоит в высокой скорости проходки, а также обеспечении обширного пространства для строительных маневров. При этом количество нарушений в окружающих среде из-за интерференции двух параллельных операций по изъятию грунта может повышаться. Тем не менее, стабильность поверхности выемки повышается благодаря наличию ступеньки.
Кольцевая выемка с основным грунтом
В этом методе строительства тоннеля важно подобрать правильный метраж для круговой выемки. По правилам, основной грунт в ней должен составлять более половины от совокупной площади проема. Как только проводятся земляные работы, нужно сразу устанавливать опоры стального каркаса и анкера для распыления. При этом опорные рамы соединяются между собой стальными стержнями.
В этом способе проходки проблемой может стать низкое качество породы, дающее короткий срок самостабилизации перед грунтовым изъятием. Чтобы защитить конструкцию, нужно обустроить предварительную поддержку, как того требует проектная документация.
Метод по соседству
Его также называют методом с центральной диафрагмой, или просто «CD». Это способ прокладки тоннелей, по которому необходимо выкопать одну сторону, затем возвести среднюю стену, и только после этого приступать к выкапыванию второй стороны тоннеля. Данный технологический процесс применяют, когда тоннель с двойной линией имеет большой пролет, а окружающая порода скал достаточно слабая.
Способ перекрестного соседа
Другое название — способ с поперечной центральной диафрагмой «CRD». Также как и предыдущий, он применим в тоннелях, имеющих большой пролет, и прокладываемых в условиях слабой скальной породы. Отличие заключается в том, что вместо последовательного выкапывания сначала одной, а затем другой стороны, в этом способе выемку делают попеременно с обеих сторон небольшими частями.
Также по центру устанавливается средняя стена. Эта перегородка с диафрагмой подстраивается по ходу вскрытия новых участков породы с обеих сторон, пока не будут выкопаны последние части. Снимать среднюю поддерживающую стенку нужно только после закрытия всей секции с установлением стабильности.
Пилотная яма с двойной стенкой
Суть данного метода заключается в том, чтобы продольно разделить вес участок на 3 части двумя перегородками. В итоге в поперечном сечении прохода образуются две отдельные стороны — пилотные ямы. А центральный участок тоже можно условно поделить на пару составляющих: ступени снизу и основной грунт сверху.
Основные этапы строительства
Прокладывание тоннелей — сложный процесс, включающий много инженерно-технологических этапов. Однако первым из них всегда должен быть исследовательский. Любой тоннель проходит в определенной толще земли, которая имеет сложный состав, включает в себя разные слои, может содержать подземные воды и прочие геологические факторы. Поэтому перед началом любых строительных шагов требуется определение, где и как в данной местности допустимо вести раскопки, чтобы не допустить ошибок.
Этап подготовки
Геологическое обследование участка подразумевает комплекс различных мероприятий, а выводы делаются на основании суммирования всех результатов. Вот из каких видов исследований состоит анализ строительного участка:
- Изучение документации. Включает в себя ознакомление с любой доступной литературой, геологическими картами местности, отчетами других специалистов.
- Геофизические методы. Например, георадар и сейсмические показатели, электромагнитное обследование, проверка удельного сопротивления.
- Проба через бурение скважин. Из них можно достать образцы местной почвы и горной породы, чтобы затем испытать их в лаборатории.
- Выкапывание ям для визуального осмотра.
- Картирование полей для выяснения геологических структур и прочих важных для сооружения особенностей.
Также по ходу строительства используют различные узконаправленные инструменты, которыми измеряют производительность грунтов: пьезометр, тензодатчик, инклинометр.
Закончив исследовательскую работу, инженерам на ее основании требуется составить технический проектный план. Здесь создаются чертежи будущего тоннеля и его коммуникаций. Основные параметры проходки: длина, диаметр, метод возведения, условия безопасности и т.д. После этого нужно подготовить строительную площадку. В рамках этого монтируются временные конструкции, доставляется техника, строятся шахты, проходы и бункеры.
Этап проходки
Когда подготовка прошла успешно, начинают непосредственно прокладывать участок тоннеля. Это может быть открытый метод с траншеей и котлованом, или закрытый — путем тоннелепроходческого щита. Разница между ними, как правило, определяется глубиной заложения, а также ожидаемыми финансовыми затратами и временем. На данном этапе строители делают все действия, позволяющие отделить и удалить твердую породу.
Затем следует укрепление пролетов, ведь сама по себе горная порода очень нестабильна, способна обваливаться и давать трещины. Укрепляют проход в несколько стадий. Сначала первичной конструкцией по мере продвижения, которая потом будет удалена. После этого делают уже окончательную отделку железобетонными блоками вместе с изоляцией от грунтовых вод. Делается дренаж.
Отделка и коммуникации
После завершения основного этапа строительства, особенно если в тоннеле должна проходить дорога для автомобилей, следует облагораживание внутренней территории. Нужно проложить кабели для электрификации, создать по всей длине вентиляционные шахты, источники освещение, канализацию, системы снабжения водой и прочее. Особенно такое благоустройство требуется в тоннелях с большой длиной, где транспорт может проводить не одну минуту.
Также нужны противопожарные системы и другие, которые нужны для безопасной эксплуатации перегона. Дополнительно нужны различные датчики, чтобы мониторить состояние тоннеля: деформацию, вибрацию и т.д. Только после этого можно делать финальную облицовку, красить стены и вводить тоннель в работу.
Проблемы современного тоннелестроения
В процессе строительства тоннелей недопустимо совершать ошибки, которые могут привести к возникновению трещин, обсыпанию неустойчивой почвы, подтапливанию и обрушению несущих конструкций. Такие проблемы способны превратиться в настоящую катастрофу, если внутри находятся сотни и тысячи людей как, например, в метрополитене. Факторов риска может быть множество, особенно наличие водоемов поблизости, которые влияют на геологические свойства на километры вокруг. Ярчайший пример таких сложностей — московское метро, многие станции которого и перегоны между ними прокладывают рядом с одноименной рекой столицы, а также ее притоков.
С не меньшими проблемами сталкиваются и тоннели для авто. Как правило, этот тип подземных магистралей не опускается ниже уровня почвы, а проходит внутри гор и холмов. Здесь главным фактором риска выступает наличие над проходкой десятков метров горной породы. Некоторые ее виды не являются достаточно устойчивыми и склонны к осыпанию, оползням как, например, известняк. Это требует от инженеров и строителей целого комплекса защитных и укрепляющих мер, чтобы структура местности оставалась стабильной, а сам километровый тоннель не раздавило тяжестью земли.
Вот перечень основных проблем и вопросов, с которыми сталкиваются компании по прокладыванию тоннелей, а также варианты ответов на них и принимаемых мер:
- Цель сооружения. Есть много видов тоннелей по предназначению, и от конкретного типа будут зависеть все дальнейшие технические характеристики.
- Геологические и технические особенности. Сбор данных и анализ всего, что связано с подземной местностью и ее составом: выявить разломы, грунтовые воды, устойчивость и прочность породы и т.д.
- Выбор методов строительства. После исследований инженерам предстоит решить, какой способ выполнения проходки подойдет. В прокладывании тоннелей можно использовать не только классические тоннелепроходческие машины (ТПМ) и СЭМ, но также буровзрывной метод.
- Выравнивание тоннеля. Включает в себя комплекс мер по минимизации влияния подземного инженерного сооружения на другую надземную инфраструктуру и соседние коммуникации, а также защиту самого прохода от факторов окружения.
- Поперечное сечение. Этот параметр тоннеля нужно определить, прежде всего, исходя из назначения постройки. Если он является транспортным, то важно также учитывать ожидаемый трафик и другие нагрузки. В зависимости от условий и желания застройщика сечение тоннеля может быть круглым, эллиптическим, в форме подковы, прямоугольным.
- Обеспечение поддержки при строительстве. Чтобы во время проходки и других этапов строительства стабилизировать местность, требуется обделка системой поддержки.
- Циркуляция воздуха. Тоннель не сможет нормально функционировать без продуманной системы вентиляции. Это важно не только для людей внутри, но и для некоторых материалов. Вентиляция избавляется от углекислого газа и доставляет с поверхности свежий воздух, богатый кислородом.
- Решение проблемы грунтовых вод. Также потребуется система дренажа, иначе тоннель будет страдать от накапливания поземной жидкости. Обязательное мероприятие поблизости с озерами, реками и прудами.
Также нельзя забывать, что одно из основных мест тоннеля, проходящего через рельеф местности — вход. Ему следует уделять особое внимание, потому что в данном месте всегда есть риск обрушений и оползней, которые способны заблокировать выход для людей и машин. Чтобы избежать этого, в районе входов требуется обустройство укрепляющей конструкции, защитных козырьков и рам и т.д.
Напоследок проблема, которая главным образов волнует застройщика — определение стоимости проекта. Итогом проектирования тоннеля должна стать оценка затрат с учетом всех используемых материалов, ожидаемых сроков, количества задействованных людей, разнообразия строительной техники и многого другого.
Импортозамещение в строительстве тоннелей
В последнее время страна поставила ключевой задачей обретение как можно большей самостоятельности и независимости от иностранных поставщиков. Особенно это важно в сфере инженерного строительства. Вместе с тем поменялись тенденции импортозамещения. Раньше упор делался на создание отечественного высокотехнологического комплекса и IT-технологий. Теперь же возникла острая необходимость в качественных домашних материалах, технике и комплектующих к ней.
В этой сфере у нас до сих пор существует неравенство между разными сегментами. Если широко используемые материалы имеют большую долю именно среди российского производства, то более сложные и дорогие системы до сих пор закупаются у других стран, особенно в Европе. Дефицит отечественного производства наблюдается в устройствах:
- кондиционирования и вентиляции;
- пожарной безопасности;
- систем оповещения;
- средства автоматического управления;
- насосы и оборудование к ним.
Все эти устройства имеют непосредственное отношение к строительству тоннелей. Поэтому нужно развивать домашний рынок производства сложных инженерных систем.
Инновационные проекты
В рамках представления новых технологий и инноваций, а также для обмена опытом большой значимостью обладают международные выставки. В сфере тоннельной инженерии такое важное событие происходит осенью 2024 года в Берлине — InnoTrans 2024. Там свои революционные проекты представят около 30 технологических компаний из разных стран.
Одним из ключевых вопросов выставки является экологическая безопасность используемых материалов. Среди новинок можно заметить проект 55-километрового тоннеля между двумя горными регионами Австрии, современные системы кабельной прокладки, план строительства высокоскоростной подземной ж/д в Египте. А итальянская строительная фирма презентует новейшее оборудование для прокладки тоннелей, повышающее скорость проходок.
ТЕХНОНИКОЛЬ представляет новую систему для частного домостроения – ТН-ФАСАД Каркас PIR
Система представляет собой комбинацию двух видов утепления – каменной ваты и термоплит LOGICPIR PROF Ф/Ф. Фольга, используемая в качестве обкладки PIR-плит, выполняет роль пароизоляции, что позволяет сократить срок строительных работ и снизить их стоимость.
Рост популярности загородной жизни формирует потребность в поиске оптимальных строительных решений и качественных материалов. В ответ на этот запрос эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ разработали новую систему утепления для частного домостроения – ТН-ФАСАД Каркас PIR. Она предназначена для повышения энергоэффективности фасадов каркасного здания, сокращения затрат на энергоресурсы в процессе эксплуатации и упрощения монтажа.
Новое решение представляет собой фасадную систему, комбинирующую два вида утепления. В пространстве между балками здания заложены лёгкие упругие плиты из каменной ваты типа РОКЛАЙТ. Изнутри здания поверх волокнистого утеплителя смонтированы большеформатные теплоизоляционные плиты LOGICPIR PROF Ф/Ф, облицованные фольгой.
Слой из термоплит сформирован таким образом, чтобы его не прерывали стыки с деревянными конструкциями изнутри помещения. Этот способ помогает достичь максимальной теплотехнической однородности. Термоплиты с обеих сторон облицованы алюминиевой фольгой, которая выполняет функцию пароизоляции при условии проклейки стыков плит алюминиевой самоклеящейся лентой. Получаемый герметичный пароизоляционный барьер препятствует проникновению увлажненного воздуха внутрь конструкции и последующей конденсации влаги. Кроме того, фольга отражает лучистое тепло внутрь помещения.
Уложенные между балками плиты каменной ваты препятствуют проникновению в помещение акустического шума.
Новая система рекомендована к применению в строительстве сооружений с повышенными требованиями к теплотехнической и пароизоляционной однородностям, а также – к энергоэффективности. Кроме того, возможно применение в случае реконструкции стен, в которых было диагностировано нарушение пароизоляционного слоя.
Ставка на алюминий
Об особенностях производства и применения алюминиевых изделий для отделки фасадов и интерьеров беседуем с Александром Савельевым, генеральным директором ООО «АФК Лидер», которое выполняет комплекс услуг в данной области, включающий изготовление изделий, а также проектирование и монтаж фасадных систем на площадке.
– За счет чего Ваша компания заняла лидирующие позиции в своем сегменте рынка?
– У нас имеется собственная производственная база с парком высокотехнологичного оборудования, квалифицированные специалисты, большой опыт по изготовлению сложных деталей и профилей, широкий ассортимент изделий. Мы предлагаем более 50 типовых изделий различного цвета, фактуры и рисунка на выбор – фасадные кассеты, панели, ламели, декоративные профили.
– Каковы производственные мощности компании?
– В месяц мы можем выпускать 10 тысяч погонных метров по каждой позиции, т. е. в общей сложности более 500 тыс. пог. м. Держим приличный складской запас – по 3–5 тысяч погонных метров каждой стандартной позиции. Это дает нам возможность поставлять первую партию заказа в среднем за две-три недели.
– Почему при разнообразии отделочных материалов «АФК Лидер» сделал ставку именно на алюминий?
– Он долговечен, ему можно придать различную форму. Цена алюминия, быть может, не самая низкая среди отделочных материалов, но срок службы превышает 50 лет. Так, например, деревянную отделку нужно каждые два-три года подкрашивать, обновлять фактуру. С алюминиевой декорацией под дерево не нужно ничего делать в течение 15-20 лет после монтажа.
– Вообще ничего не делать?
– Изделия из этого материала не выцветают, не выгорают на солнце, не деформируются, не корродируют на воздухе, поэтому требуют обслуживания только в агрессивной среде – алюминий и его соединения подвержены воздействию кислот и щелочей. Для отделки алюминием помещений, где моют полы растворами с достаточно сильной кислой или щелочной средой, нужно тщательно прокрасить все изделия, особенно участки, близкие к полу. Кроме того, необходимо следить за качеством покрытия в ходе эксплуатации – своевременно подкрашивать участки с облезшей краской, чтобы агрессивный раствор не мог попасть на непокрытый алюминий.
– Иными словами, защищать от коррозии?
– Совершенно верно. На стадии формирования заказа мы собираем информацию о возможном воздействии на отделочные материалы со стороны окружающей среды. Затем принимаем решение о способе монтажа: или подготовить изделия нужного размера и тщательно прокрасить у себя на производстве, или распиливать их непосредственно на объекте. На стадии проектирования вместе с технической информацией, например, чертежами узлов крепления, даем соответствующие рекомендации по эксплуатации нашей продукции.
– Сегодня в тренде алюминиевые ламели. Расскажите об их применении.
– Они используются для воздушных перегородок внутри помещений, вентиляционных решеток, отделки фасадов светопрозрачными конструкциями в стоечно-ригельных системах, для сэндвич-панелей, заборов. Изделия актуальные и очень востребованные. Мы предоставляем широкую линейку ламелей плюс продуманную систему крепления. В зависимости от области применения и пожеланий заказчика предлагаем три вида декорирования алюминия: фактура под дерево, анодирование или покраска.
– Расскажите о крупных и значимых строительных проектах, в которых Ваша компания принимала участие.
– Из московских объектов могу назвать жилой район ÁLIA в Тушино, ЖК «Рихард» в Москве на улице Зорге, ЖК «Форст», который сейчас строится на Автозаводской улице. Для него мы изготовили более 25 тысяч погонных метров облицовочных панелей за 2,5 месяца. Мы поставляли материалы для многих станций Московских центральных диаметров (МЦД) в столице и Подмосковье: «Щукинская», «Пенягино», «Мичуринский проспект», «Внуково». Из региональных отмечу 4 здания SPA-отеля Mriya в Крыму между Ялтой и Форосом, спортивный комплекс «Академия единоборств» в Сочи.
Для каждого из перечисленных объектов мы изготовили более 5 тысяч погонных метров изделий.
– Насколько широка география присутствия компании?
– Вся Россия от Калининграда до Дальнего Востока плюс Белоруссия и Казахстан.
– Вы изготавливаете эксклюзивные изделия?
– По эскизам заказчика можем изготовить фасадные кассеты любых размеров, геометрии, рисунка, перфорации. Возможно исполнение со встроенной подсветкой. Мы воплотили в жизнь многие дизайнерские решения наших заказчиков. Наша компания подходит индивидуально к каждому заказчику. При нестандартных запросах рассчитываем конструктив, узлы крепления и места стыковки с другими отделочными материалами. Стандартная длина нашего изделия – 6 метров, но можем ее изменить на любую другую в зависимости от пожеланий заказчика. Или, например, клиенту нужен оттенок пленки для сублимационной печати, которого нет в нашем каталоге. В таком случае нередко связываемся с производителем пленки в Италии. Отправляем им образцы нужных цветов, они в ответ присылают свои образцы пленки с этими цветами. Совместными усилиями с поставщиком пленки добиваемся нужного результата.
– Насколько изменилась работа с иностранными партнерами?
– Усложнилась логистика, увеличились сроки подбора образцов и поставки. Вместо трех-четырех недель товар доставляется два-три месяца. Наши заказчики, серьезно заинтересованные в нужном результате, терпеливо ждут.
– В какой степени «АФК Лидер» зависит от импорта?
– Из импортной продукции приобретаем только пленку для сублимационной печати, которую лучше всего изготавливают итальянцы. Есть еще производители в Турции, но их продукция не устраивает нас по ряду параметров. В России пленка нужного нам качества не производится. Пытаемся найти поставщиков из дружественных стран, экспериментируем с продукцией различных производителей, но требуемый результат сразу не придет. Основные материалы для нашего производства – алюминий и краску – приобретаем в России.
– Почему компания наряду с производством изделий проектирует фасадные системы и выполняет их монтаж на объектах?
– Заказчик часто предпочитает услугу в комплексе. Это проще, чем поручать данные виды работ разным компаниям. В таком случае он должен сам сводить все эти звенья в одну цепь и тратить время на организационную работу отдельно с производителем, проектировщиком и монтажной бригадой.
Оказывая комплексную услугу, мы монтируем фасадную систему любой сложности целиком, при этом можем работать с любыми утеплителями и другими материалами, входящими в состав конструкции.
– Какой Вам видится перспектива развития компании в нынешних непростых экономических условиях?
– Мы постоянно отслеживаем рыночные тренды, изучаем потребности заказчиков. Самый очевидный тренд – попытки экономить на материалах, удешевлять проекты. Растут цены на импортные материалы, привязанные к курсу доллара, дорожает алюминий, продаваемый на российском рынке, поскольку его цена привязана к курсу Лондонской биржи металлов. Тем не менее мы пытаемся держать цены своих изделий, приемлемыми для потребителя, и расширяем ассортимент выпускаемой продукции.
Компания «АФК Лидер»
afkleader.ru | sales@afkleader.ru
+7 (495) 909-98-00