«Тоннелестроение: Практическое руководство»

Коробчатое крепление. — В очень коварных грунтах, таких как плывуны, торф и слоистая глина, обычно применяется коробчатое крепление. Метод возведения этого крепления заключается в установке у забоя прямоугольной рамы и использовании ее в качестве направляющей при забивке затяжки из горизонтальных досок в мягкий грунт впереди. Эти доски имеют острые края и забиваются на расстояние 2–3 футов в забой, чтобы охватить прямоугольный объем грунта. Этот грунт разрабатывается почти до концов досок, а затем вставляется другая рама вплотную к новому забою, которая поддерживает доски, чтобы можно было удалить остальную часть грунта, заключенную ими. Эти две рамы с их дощатой затяжкой образуют «короб»; и серия таких коробов, следующих один за другим, формирует крепление забоя.

Крепление забоя.

— В некоторых случаях оказывается необходимым крепить сам забой, чтобы предотвратить его обрушение. Обычно это делается путем установки досок вертикально и их раскрепления с помощью наклонных подкосов, пятки которых упираются в лежень ближайшей поперечной рамы. Это крепление устанавливается, пока рабочие ставят боковое и потолочное крепление, и удаляется для обеспечения возможности разработки.

Крепление полного сечения.

— Для крепления полного сечения применяются две формы крепи, известные как полигональная система и продольная система.

Продольное крепление состоит из деревянной конструкции, расположенной так, что все основные элементы, поддерживающие затяжки, параллельны оси тоннеля. Эта система крепления характерна для английского метода тоннелестроения. Продольные брусья одним концом опираются на готовую каменную кладку, а другим поддерживаются поперечной рамой или стойками. В промежуточных точках продольные брусья раскрепляются распорками в плоскостях, поперечных оси тоннеля. Такая конструкция создает очень прочный каркас крепи, поскольку поперечные распорки действуют как ребра свода, придавая жесткость продольным брусьям; но использование поперечных затяжек требует разработки большего поперечного сечения, чем необходимо при использовании продольных затяжек, и это увеличивает стоимость как из-за объема разрабатываемого грунта, так и из-за большего количества требуемой забутки.

При полигональном креплении основные элементы находятся в плоскости, нормальной к оси тоннеля. Они образуют многоугольник, стороны которого точно следуют профилю сечения выработки. Эти полигональные рамы устанавливаются на более или менее коротких интервалах друг от друга и скрепляются короткими продольными распорками, лежащими близко к стенкам выработки и идущими от одной рамы к другой, а также более длинными продольными элементами, которые проходят через несколько рам. Полигональная система крепления характерна для австрийского метода тоннелестроения и подробно описана в следующей главе. Одной из ее отличительных характеристик является то, что затяжки вставляются параллельно оси тоннеля. Полигональное крепление обычно считается более прочным, чем продольное, при равномерных нагрузках, но оно более подвержено искажениям при несимметричных нагрузках.

Рис. 25. — Шахта с одинарным поперечным креплением.

Рис. 26. — Прямоугольное рамное крепление для шахт.

Рис. 27. — Усиленное прямоугольное рамное крепление для шахт в коварных грунтах.

Крепление шахт.

— Тоннельные шахты крепятся как для предотвращения обрушения стенок, так и для разделения их на отделения. Когда проходимый материал очень плотный и обрушение маловероятно, для разделения шахты на два отделения используется одинарный ряд поперечных распорок, расположенных одна над другой от верха до низа шахты, как показано на рис. 25. В более мягком материале, где стенки шахты требуют поддержки, рис. 26 показывает форму крепления, часто применяемую. Она состоит из вертикальных угловых стоек, раскрепленных через интервалы четырьмя горизонтальными распорками, расположенными близко к стенкам шахты. Более длинные боковые распорки также раскреплены в центре средней распоркой, которая делит шахту на два отделения. Между стенками шахты и горизонтальными боковыми распорками помещается затяжка из вертикальных досок. В очень рыхлых грунтах применяется форма крепления, показанная на рис. 27. Это практически та же конструкция, что показана на рис. 26, с добавлением внутреннего полигонального горизонтального раскрепления в каждой половине шахты. Обращаясь к рис. 27, элементы a, a и т. д. являются вертикальными и непрерывными от верха до низа шахты; а горизонтальные элементы b, b и т. д. расположены через более или менее близкие интервалы по вертикали. Доски затяжки могут укладываться с промежутками между ними, вплотную или, в случае очень рыхлого материала, с перекрытием кромок. Способ возведения крепи также определяется устойчивостью грунта. В плотных грунтах можно пройти шахту на значительную глубину без крепления, и крепь может возводиться секциями значительной длины, что всегда является преимуществом, но в рыхлых грунтах крепление должно следовать вплотную за разработкой.

Описанные выше сплошные стеновые крепления шахт прерываются в точке, где шахта пересекает выработку тоннеля; и от этой точки до подошвы тоннеля применяется открытое крепление, единственной задачей которого является поддержка веса сплошной крепи выше. Это крепление выполняется в различных формах, но наиболее распространенной является деревянная ферма или арочная конструкция, перекрывающая сечение тоннеля.

Расход лесоматериалов.

— Количество лесоматериалов, используемых при креплении тоннеля, варьируется в зависимости от характера материала, в котором прокладывается тоннель: оно мало для тоннелей в твердых породах и велико для тоннелей в мягких грунтах. В бельгийском методе разработки используется меньшее количество лесоматериалов, чем в любом из других обычных методов. Для однопутных тоннелей, разрабатываемых этим методом, потребуется в среднем около 3–3 1/3 куб. ярдов лесоматериалов на погонный фут тоннеля. Практический опыт показывает, что около четырех пятых лесоматериалов, использованных один раз, могут быть использованы во второй раз. В любом из методов, при которых все сечение тоннеля разрабатывается сразу, среднее количество лесоматериалов, требуемое на погонный фут, составляет около 8,7 куб. ярдов. Из этого количества около двух третей могут быть использованы во второй раз. В итальянском методе, в котором верхняя и нижняя половины разрабатываются отдельно, требуется около 5 куб. ярдов лесоматериалов на погонный фут тоннеля, около половины из которых могут быть использованы во второй раз. Для тоннелей в плывунах количество требуемого крепления на погонный фут варьируется от 3 до 5 куб. ярдов. Крепление шахт требует от 1 до 1 1/2 куб. ярдов лесоматериалов на погонный фут.

Размеры лесоматериалов.

— Размеры основных элементов, составляющих крепление забоев, полного сечения и шахт, приведены в Таблице I. Доски, используемые для затяжки или в качестве затяжек, обычно имеют ширину от 4 до 6 дюймов, а длина зависит от применяемого метода крепления.

ТАБЛИЦА I.

Показывающая размеры различных лесоматериалов, используемых при креплении тоннелей, проходимых в различных материалах.

Rock. Soft Soils.

Hard. Soft. Com-

pact. Loose. Very

loose.

ins. ins. ins. ins. ins.

Headings:

Cap-pieces and vertical struts 6 8 10 12 14

Sills 8 10 12

Struts 5 5 6 7 8

Distance apart of the frames in feet 6 4.5 3 2.6 2.6

Strutting of the tunnel, longitudinal strutting:

Crown bars 12 14 14

Props vertical or inclined supporting the crown bars 10 12 14

Sills 8 8 10

Cap-pieces or saddles 10 12 14

Struts to stiffen the structure 6 8 10

Distance apart of the frames (in feet) 4.5 4 3

Polygonal strutting:

Cap-pieces and contour pieces 8 10 12 14 16

Vertical struts on top 10 12 14 16 18

Vertical struts below 12 14 16 20 24

Intermediate sills 12 14 16 20 24

Lower sills 12 16 18

Raking props 10 10 10 12 12

Distance apart of the frames (in feet) 6 4.5 4 3 3

Shafts:

Horizontal beams forming the frame 8 8 10 12 14

Transverse beams 8 8 8 10 12

Vertical struts between the frames 8 8 10 12 12

Struts to reënforce the frame 6 8 8 8

Distance apart of the strutting (in feet) 6 4.5 4 3 2.6

ЖЕЛЕЗНОЕ КРЕПЛЕНИЕ.

В 1862 году г-н Рзиха использовал старые железные железнодорожные рельсы для крепления тоннеля Наенсен, и его примеру успешно последовали в нескольких тоннелях, построенных позже, где дерево было дефицитным и дорогим. Преимущества, которыми, как утверждается, обладает железное крепление по сравнению с более распространенной деревянной конструкцией: его большая прочность; меньшее количество пространства, которое оно занимает; и тот факт, что оно не изнашивается и поэтому может использоваться снова и снова.

Рис. 28. — Крепление из деревянных стоек и рельсовых верхняков.

Рис. 29. — Крепление, выполненное полностью из железнодорожных рельсов.

Железное крепление в забоях.

— При креплении забоев поперечные рамы имеют верхняк, состоящий из секции старого железнодорожного рельса, поддерживаемый деревянными или железными боковыми стойками. Когда используются деревянные боковые стойки, их верхние концы имеют врубку «ласточкин хвост» и стянуты железным обручем, как показано на рис. 28. Основание рельсового верхняка вставляется во врубку и закрепляется клиньями. Когда используются железные боковые стойки, они обычно состоят из секций железнодорожных рельсов, и верхняк крепится к ним с помощью накладок, как показано на рис. 29. Железные поперечные рамы устанавливаются по мере продвижения забоя и несут дощатую затяжку точно так же, как и описанные ранее деревянные поперечные рамы.

Рис. 30. — Комбинированное крепление и кружало Рзихи из чугуна.

Рис. 31. — Чугунный сегмент крепления и кружала Рзихи.

Железное крепление полного сечения.

— Железное крепление, разработанное г-ном Рзихой для работ по полному сечению, показано на рис. 30. Кратко говоря, оно состоит из чугунных сегментов в форме клинчатых камней, которые собираются в форме арки. Рис. 31 показывает конструкцию одного из сегментов, все из которых одинаковы, за исключением замкового сегмента, имеющего шиповое соединение, которое удерживается в открытом состоянии путем заполнения паза песком. Сегменты скрепляются болтами с помощью соответствующих отверстий в вертикальных фланцах и в собранном виде образуют арочное ребро из чугуна. Это арочное ребро A, рис. 30, несет серию угловых или тавровых железных рам, изогнутых приблизительно в форме клинчатых камней, как показано в B, рис. 30. Над этими рамами вставляются затяжки, идущие продольно и перекрывающие расстояние между последовательными арочными ребрами. При удалении изогнутых железных рам чугунное ребро образует кружало, на котором возводится каменная кладка. Наконец, чтобы удалить само чугунное ребро, песок вынимается из шипового соединения в замковом сегменте, что позволяет соединению закрыться и ослабить сегменты, так что они легко разъединяются.

Иллюстрация, рис. 30, показывает продольные затяжки; чаще продольные верхняки из железнодорожных рельсов перекрывают пространство между соединительными арочными ребрами и поддерживают поперечные затяжки. При возведении каменной кладки работа начинается снизу с каждой стороны, причем изогнутые железные рамы удаляются одна за другой, чтобы освободить место для кладки. По мере удаления каждой рамы она заменяется своего рода винтовым домкратом для поддержки затяжек до тех пор, пока кладка не будет достаточно завершена, чтобы позволить их удаление. Внутреннее раскрепление арочного ребра, показанное в a a и b b, состоит из железнодорожных рельсов, поддерживаемых кронштейнами, отлитыми на сегментах. Аналогичное раскрепление из рельсов соединяет последовательные арочные ребра. Эти линии раскрепления служат для поддержки подмостей, на которых работают каменщики при возведении обделки.

Рис. 32. — Чугунное сегментное крепление для шахт.

Железное крепление шахт.

— При работе в шахтах в мягких грунтах иногда с успехом применялось железное крепление, состоящее из последовательных чугунных колец. Рис. 32 показывает конструкцию одного из этих колец, которое, как видно, состоит из четырех сегментов, соединенных друг с другом с помощью болтовых фланцев. Отверстия, показанные в кольцевой стенке кольца, предназначены для пропуска просачивающейся воды из стенок грунта. Метод установки этого цилиндрического крепления заключается в том, чтобы начать с кольца, имеющего режущую кромку. С помощью разработки внутри кольца и трамбования кольцо погружается в грунт на расстояние, равное его высоте. Другое кольцо затем крепится специальными крюками поверх первого, и погружение продолжается до тех пор, пока второе кольцо не опустится вровень с поверхностью. Затем добавляется третье кольцо и так далее, пока вся шахта не будет пройдена и закреплена. Как и в случае с деревянным креплением шахт, сплошное железное кольцевое крепление доводится только до верха сечения тоннеля, а ниже этой точки находится открытая деревянная или железная опорная конструкция.

ГЛАВА VI. МЕТОДЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ В ТОННЕЛЯХ.

Транспортировка из одной точки в другую внутри тоннеля и его шахт любого материала, будь то разработанная порода или строительный материал, определяется как транспортировка. Во всем инженерном строительстве транспортировка разработанных материалов и материалов для строительства составляет очень важную часть расходов на работу; но транспортировка в тоннелях, где пространство очень ограничено и где работа постоянно ведется над и по бокам пути, является особенно дорогостоящим процессом. Транспортировка в тоннелях может осуществляться либо через порталы, либо через шахты, либо как через порталы, так и через шахты.

Рис. 33. — Платформенная вагонетка для тоннельных работ.

Транспортировка через порталы.

— Когда транспортировка осуществляется через порталы, перевозимые материалы доставляются непосредственно от места строительства к порталам или в противоположном направлении с помощью специальных вагонеток различных типов. Для общих целей эти различные типы вагонеток можно сгруппировать в три класса: платформенные вагонетки, вагонетки-самосвалы и вагонетки с кузовом. Типичные примеры этих нескольких классов вагонеток показаны на рис. с 33 по 36 [6] включительно, но легко понять, что существуют и многие другие формы.

[6] Воспроизведено из каталога Артура Коппеля, Нью-Йорк.

Кратко говоря, платформенные вагонетки (рис. 33) состоят из деревянной платформы, установленной на рельсах, и они обычно используются для транспортировки лесоматериалов, шпал и т. д. Вагонетки-самосвалы используются в тоннельных работах в больших количествах, чем любой другой вид. Рис. 34 показывает вагонетку-самосвал металлической конструкции, а рис. 35 — вагонетку, сконструированную с металлической рамой и деревянным кузовом. Эти вагонетки предназначены для движения по узкоколейным путям и обычно имеют вместимость около одного — полутора кубических ярдов. Вагонетки с кузовом более широко используются в Европе для тоннельных работ, чем в Америке. Рис. 36 показывает типичную европейскую вагонетку с кузовом для тоннельных работ. Она изготавливается для движения как по узкоколейным, так и по стандартным путям.

Рис. 34. — Железная вагонетка-самосвал для тоннельных работ.

Рис. 35. — Деревянная вагонетка-самосвал для тоннельных работ.

Рис. 36. — Вагонетка с кузовом для тоннельных работ.

В тоннельных работах обычно желательно использовать вагонетки разных форм для разных частей работы. В скальных тоннелях обычной практикой является использование узкоколейных вагонеток небольшого размера в забоях и более крупных вагонеток широкой колеи для расширения профиля. Там, где узкоколейные вагонетки используются для всех целей, также будет удобнее использовать платформенные вагонетки для перемещения строительного материала и вагонетки-самосвалы для удаления породы. Степень, в которой желательно использовать вагонетки разных форм, будет зависеть от характера и условий работы, и, в частности, от того, насколько возможно проложить постоянный путь.

Как общее правило, считается предпочтительным сразу укладывать постоянные пути и выполнять всю транспортировку по ним, чтобы, как только тоннель будет завершен, поезда могли проходить без задержки. В какой степени это может быть сделано, или может ли это быть сделано вообще, зависит от метода разработки и других местных условий. В тоннелях в мягких грунтах, разрабатываемых английским или австрийским методами, вполне возможно уложить постоянные пути вначале, поскольку все сечение разрабатывается сразу, а разработка ведется лишь немного впереди завершенного тоннеля. В скальных тоннелях, где забой ведется далеко впереди завершенного сечения, конечно, невозможно держать постоянный путь близко к опережающим работам, и в забое должны быть уложены узкоколейные пути. То же самое верно для тоннелей в мягких грунтах, проходимых последовательными забоями и штольнями. В этих случаях, следовательно, когда узкоколейные пути все равно должны использоваться для некоторых частей работы, возникает вопрос, предпочтительнее ли использовать временные узкоколейные пути повсюду или укладывать постоянный путь как можно дальше вперед, а затем продлевать узкоколейные пути к опережающей выработке. В последнем случае, конечно, потребуется перегружать каждый груз с узкоколейных на стандартные вагонетки или наоборот, что означает дополнительные расходы и хлопоты. Чтобы избежать этого, иногда применяется метод укладки третьего рельса между рельсами стандартной колеи, чтобы по линии могли транспортироваться как стандартные, так и узкоколейные вагонетки. Какую бы форму ни требовали местные условия для системы строительных путей, можно установить как общее правило, что постоянные пути должны быть продвинуты как можно дальше, а временные пути должны использоваться только там, где постоянные пути непрактичны.

Движущая сила, используемая для транспортировки в тоннелях, может обеспечиваться животными или механическими двигателями. Животная сила обычно используется в коротких тоннелях и в опережающих забоях и галереях. В длинных тоннелях или там, где разработанный материал должен транспортироваться на некоторое расстояние от тоннеля, механическая сила предпочтительнее по очевидным причинам. Наиболее используемыми двигателями являются небольшие паровозы, специальные локомотивы на сжатом воздухе и электрические двигатели. Локомотивы на сжатом воздухе и электрические локомотивы строятся в различных формах и особенно хорошо приспособлены для тоннельных работ из-за их небольших размеров и отсутствия дыма и тепла.

Транспортировка через шахты.

— Когда разработанный материал и материалы для строительства перемещаются через шахты, операция транспортировки может быть разделена на три процесса: транспортировка материалов по подошве тоннеля, их подъем через шахту и наземная транспортировка от и до устья шахты. Эти три операции должны быть организованы так, чтобы работать в гармонии друг с другом, чтобы избежать потери времени и ненужного перекладывания материалов. Следует стремиться избегать, если возможно, перегрузки или перевалки груза с момента его отправления из забоя до момента его выгрузки в отвал. Этого можно достичь двумя способами. Один способ — поднимать кузова вагонеток с их рам на дне шахты и помещать их на аналогичные рамы, работающие на наземных путях. Другой способ — закатывать загруженные вагонетки на платформу подъемника на дне, поднимать их, а затем выкатывать на наземные пути. Если используется первый метод, кузов вагонетки обычно изготавливается из металла и снабжается по верхним краям крюками или проушинами для крепления подъемных канатов. Когда используется второй метод, на платформе подъемника уложены пути, которые соединяются с путями на подошве тоннеля, а также с путями на поверхности.

Подъемное оборудование.

— Машинами, наиболее часто используемыми для подъемных целей в тоннельных шахтах, являются паровые подъемные машины, конные вороты и лебедки, приводимые в действие вручную. Лебедки и конные вороты являются довольно примитивными машинами для подъема грузов и используются только в особых обстоятельствах, когда шахта имеет небольшую глубину, когда количество поднимаемого материала невелико или когда по какой-либо причине использование подъемных машин исключено. Паровая подъемная машина является стандартной машиной для быстрого подъема тяжелых вертикальных грузов. В последнее время в некоторой степени стали использоваться также нефтяные двигатели и электрические подъемники, и при определенных условиях эти машины обладают заметными преимуществами.

Конструкция ручных лебедок знакома каждому. В тоннельных работах это устройство располагается непосредственно над шахтой, с осью на высоте чуть более половины роста человека, так что рукоятка не поднимается выше линии плеч. Для достижения наибольшей эффективности подъемный канат пропускается вокруг барабана лебедки так, что два конца свисают в шахту, и по мере того, как один конец опускается, другой поднимается. К каждому из концов каната прикреплена бадья; и при загрузке опускающейся бадьи строительными материалами, а поднимающейся — породой, два груза бадьи стремятся уравновесить друг друга, тем самым увеличивая производительность лебедки и уменьшая ручной труд, необходимый для ее управления. Используются бадьи вместимостью от 0,3 до 0,5 куб. ярда. Конный ворот состоит из вертикального цилиндра или барабана, снабженного радиальными рычагами, к которым припрягаются лошади, вращающие цилиндр, ходя вокруг него по кругу. Подъемный канат наматывается вокруг барабана так, что два конца спускаются в шахту с прикрепленными бадьями, как описано при обсуждении ручной лебедки. Мощность конного ворота, конечно, намного больше, чем у лебедки, приводимой в действие вручную, при этом обычно используются бадьи вместимостью 1 куб. ярд. Конные вороты перестают быть экономичными подъемными машинами, согласно одному авторитетному источнику, когда V(H + 20) > 5000, где V равно объему поднимаемого материала, а H равно высоте подъема, при весе разработанного материала 2100 фунтов на куб. ярд. Как общее правило, однако, предполагается, что неэкономично использовать конные вороты при глубине шахты, превышающей 150 футов.

Как уже было сказано, наиболее эффективным и наиболее часто используемым устройством для подъема в тоннельных шахтах является паровая подъемная машина. Существует множество производителей подъемных машин, каждый из которых выпускает несколько моделей и размеров двигателей. В каждом случае, однако, аппарат состоит из котла, подающего пар в горизонтальный двигатель, который приводит в действие один или несколько канатных барабанов. Двигатели всегда реверсивные. Они могут использоваться для подъема бадей напрямую или для приведения в действие подъемников, на которые загружаются бадьи или вагонетки. В любом случае подъемные канаты проходят от барабана двигателя к вертикальным блокам, расположенным непосредственно над шахтой, чтобы обеспечить необходимый вертикальный ход канатов в шахте. Там, где шахта разделена на два отделения, каждое из которых имеет подъемник, используются двухбарабанные машины, причем один барабан используется для операций в одном отделении, а другой — для операций в другом. Там, где работа должна быть продолжительной или выполняется в холодную погоду, строятся более или менее сложные укрытия или машинные отделения для защиты оборудования.

Выбор между методом прямого подъема бадей и методом использования подъемников зависит от объема и характера работы. Там, где большие количества материала должны подниматься быстро, обычно считается предпочтительным использовать подъемники вместо прямого подъема бадей. При прямом подъеме на высокой скорости могут возникать колебания, которые могут привести к ударам бадей о стенки шахты и вызвать несчастные случаи. Грузы, которые могут перевозиться в отдельных бадьях, также меньше тех, которые возможны при использовании подъемников; и это, в сочетании с требуемой более низкой скоростью подъема, снижает производительность этого метода по сравнению с использованием подъемников. Там, где используются подъемники, однако, требуемая установка намного более обширна и дорогостояща; она включает не только вагонетки подъемника с их предохранительными устройствами и т. д., но и строительство направляющего каркаса для этих вагонеток в тоннельной шахте. По этим различным причинам подъемник становится предпочтительным подъемным устройством там, где количество перемещаемого материала велико, где шахты глубокие и где работа будет продолжаться в течение длительного периода времени; но когда условия противоположны, прямой подъем бадей обычно дешевле. Инженер должен интегрировать различные факторы в каждом отдельном случае и определить, какой метод лучше всего выполнит его цель, которая заключается в перемещении материала с наименьшими затратами в течение заданного времени и условий.

Рис. 37. — Вагонетка подъемника для тоннельных шахт.

Конструкция подъемников для тоннельных работ проста. Вагонетка подъемника обычно состоит из открытого каркасного ящика из дерева и железа, имеющего дощатый пол, на котором уложены рельсовые пути, и крышу, приспособленную для соединения подъемного каната (рис. 37 [7]). Жесткая конструкция необходима для сопротивления подъемным нагрузкам. Боковые стороны вагонетки обычно проектируются для скольжения по деревянным направляющим на стенках шахты. Следует использовать какую-либо форму предохранительного устройства, которых существует несколько видов, чтобы предотвратить падение подъемника в случае обрыва подъемного каната или возникновения какой-либо аварии с подъемным оборудованием, угрожающей падением вагонетки. Также должны быть предусмотрены переговорные трубы и сигналы электрического звонка для обеспечения связи между верхом и низом шахты.

[7] Воспроизведено из каталога Ledgerwood Manufacturing Company, Нью-Йорк.

ГЛАВА VII. ТИПЫ КРУЖАЛ И ШАБЛОНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ ИЗ КАМЕННОЙ КЛАДКИ.

Каменную обделку тоннеля можно описать как состоящую из двух или более сегментов круговых арок, объединенных так, чтобы образовать непрерывное сплошное кольцо кладки. Для руководства действиями каменщиков при возведении этого кольца кладки предоставляются шаблоны или образцы, которые показывают точные размеры и форму профиля сечения, который желательно получить. Эти образцы или шаблоны будут варьироваться по количеству и конструкции в зависимости от формы обделки и принятого метода разработки. Там, где выработка полностью обделана со всех четырех сторон, каменные работы обычно делятся на три части: обратный свод или кладка пола, кладка стен и кладка свода. Для возведения каждой из этих частей обделки должен использоваться по крайней мере один отдельный шаблон; и они известны соответственно как шаблоны для подошвы, направляющие рамы и кружала свода, или просто кружала. В следующих параграфах описаны форма и конструкция, обычно применяемые для каждого из этих трех видов шаблонов.

Шаблоны для подошвы.

— Шаблоны для подошвы используются при возведении обратного свода тоннеля. Они обычно изготавливаются из 3-дюймовых досок, вырезанных точно по форме и размерам кладки обратного свода, как показано на рис. 38. Для удобства обращения в ограниченном пространстве они обычно изготавливаются из двух частей, которые соединяются посередине с помощью железных накладок и болтов. Может использоваться один или два шаблона для подошвы. Там, где используются два шаблона, они устанавливаются на небольшом расстоянии друг от друга, и от одного к другому параллельно оси тоннеля натягиваются шнуры, по которым каменщики ориентируются в своей работе. Чрезвычайная осторожность должна соблюдаться при установке шаблонов, чтобы гарантировать, что они закреплены на надлежащей отметке и находятся в плоскости, нормальной к оси тоннеля. Там, где используется только один шаблон для подошвы, готовая каменная кладка используется для замены второго шаблона, при этом шнуры натягиваются от нее к единственному шаблону, установленному на необходимом расстоянии впереди. Нивелирование и центрирование шаблонов выполняется с помощью теодолита и нивелира.

Рис. 38. — Шаблон для подошвы при возведении кладки обратного свода тоннеля.

Рис. 39. — Комбинированный шаблон для подошвы и направляющая рама для кладки обратного свода и стен.

Применяются две модификации формы шаблона для подошвы, показанной на рис. 39. Первая модификация характерна для английского метода разработки и заключается в объединении шаблона для подошвы с направляющей рамой для нижней части стен, как показано на рис. 39. Вторая модификация применяется там, где две половины или стороны обратного свода возводятся отдельно, и она заключается просто в использовании половины шаблона, показанного на рис. 38. Когда прибегают к последнему методу возведения кладки обратного свода, необходимо соблюдать чрезвычайную осторожность при установке полушаблона, чтобы избежать ошибки.

Рис. 40. Направляющая рама для возведения каменной кладки боковых стен.

Направляющие рамы.

Как уже упоминалось, направляющие рамы представляют собой шаблоны или формы, используемые при возведении боковых стен обделки. Подобно шаблону для основания, они обычно изготавливаются из досок; одна сторона вырезается по кривой профиля, а другая делается параллельной вертикальной оси сечения тоннеля. На вертикальной стороне обычно предусмотрено приспособление для крепления отвеса, как показано на рис. 40, чтобы направлять рабочих при установке рамы. Комбинированная направляющая рама и шаблон для основания, показанные на рис. 39, уже были описаны. Использование такой рамы возможно только в том случае, если каменная кладка начинается от обратного свода и ведется одновременно с обеих сторон. Этот способ строительства характерен для английского метода тоннелестроения; во всех остальных методах применяется форма отдельного шаблона для основания, показанная на рис. 40. Шаблоны для основания выравниваются и устанавливаются по уровню с помощью теодолита и нивелира; при установке шаблонов для основания необходимо соблюдать точность как в направлении, так и по высоте.

Кружала свода.

Шаблон или форма, на которой возводится свод потолка, называется кружалом. В отличие от шаблонов для основания и направляющих рам, кружала свода должны выдерживать вес каменной кладки и давление кровли во время возведения обделки, поэтому они должны быть прочными. Ввиду того, что нагрузки неопределенны, невозможно спроектировать рациональное кружало, поэтому прибегают к конструкциям, которые, как показал прошлый опыт, успешно работают в аналогичных условиях. В общем случае всегда можно исходить из того, что конструкция должна быть как можно более простой, кружало должно быть спроектировано так, чтобы его можно было установить и демонтировать с минимальными трудозатратами, а отдельные элементы каркаса и опалубки должны быть как можно короче для удобства обращения с ними.

Кружала тоннелей обычно состоят из двух частей: формы или изогнутой поверхности, на которую опирается каменная кладка, и каркаса, поддерживающего эту форму. Изогнутая поверхность или форма состоит из опалубки из узких досок, идущих параллельно оси тоннеля, которая опирается на арочные верхние элементы двух или более последовательных несущих рам. Несущая рама построена в виде фермы и должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать тяжелые наложенные нагрузки, состоящие из веса каменной кладки свода во время строительства и давления кровли, которое передается на кружало, когда крепление удаляется для укладки каменной кладки. Каркас кружала поддерживается либо стойками, опирающимися на пол выработки, либо на каменную кладку обратного свода, когда он строится первым, как в английском и австрийском методах, либо он может опираться непосредственно на грунт, когда каменная кладка свода строится первой, как в бельгийском методе тоннелестроения.

При описании различных методов тоннелестроения в последующих главах конструкция кружал и метод их поддержки, характерные для каждого из них, будут полностью объяснены, поэтому здесь необходимы лишь несколько общих замечаний. Кружала можно классифицировать по их конструкции и составу на дощатые, ферменные и металлические.

Рис. 41. Дощатое кружало для возведения свода потолка.

Одна из наиболее распространенных форм дощатых кружал показана на рис. 41. Оно состоит из двух полуполигонов, стороны которых состоят из досок размером 15 дюймов × 4 фута с радиальными торцевыми стыками. Эти два полуполигона укладываются один на другой так, чтобы стыки не совпадали, как показано на рисунке, а экстрадос рамы вырезается по истинной кривой свода потолка. Доски, обычно используемые для изготовления этих кружал, имеют толщину 4 дюйма, что составляет общую толщину кружала 8 дюймов. Дощатые кружала описанной конструкции подходят только для работ, где сопротивляемые нагрузки невелики, например, в тоннелях через довольно прочную породу, хотя были случаи их успешного использования в тоннелях в мягких грунтах.

Там, где необходимо выдерживать большие нагрузки, обычно применяются ферменные кружала, фермы которых состоят из тяжелых квадратных балок с соединениями в шип и паз, усиленных железными пластинами. В каждом из различных методов тоннелестроения применяются разные формы ферм, и каждая из них описана в последующих главах; но обычно они относятся к типу ферм с центральной стойкой или с двумя стойками, либо к их модификациям. Ферма с центральной стойкой может использоваться отдельно, с затяжкой или без нее, как показано на рис. 42; но обычно ферма с двумя стойками образует базу для поддержки меньшей фермы с центральной стойкой, установленной на ее вершине. Такое расположение придает кружалу трапециевидную форму, которая близко подходит к профилю свода. Из-за характера давлений, передаваемых на кружало, обычные растянутые элементы могут быть сделаны очень легкими.

Рис. 42. Ферменное кружало для возведения свода потолка.

Комбинированная система кружал и крепления, разработанная г-ном Рзихой, уже была описана в предыдущей главе. В недавних европейских тоннельных работах довольно широкое применение нашли металлические кружала, состоящие из нескольких сегментов изогнутых двутавровых балок, соединенных накладками так, чтобы образовать полукруглую арочную ребра. Концы или пятки этих двутавровых ребер имеют опорные плиты или башмаки, изготовленные путем приклепывания уголков к двутавровым балкам. Кружала, сконструированные аналогичным образом, но изготовленные из секций старых железнодорожных рельсов, использовались при выполнении тоннельных работ на Рейнской железной дороге в Германии. Преимуществами, приписываемыми металлическим кружалам, являются то, что они занимают меньше места и могут использоваться многократно.

Установка кружал.

В зависимости от метода проходки, используемого при строительстве тоннеля, кружала для возведения свода потолка, возможно, придется поддерживать стойками, опирающимися на пол тоннеля; или, если свод строится первым, как в бельгийском и итальянском методах, они могут опираться на подкладки, лежащие на неразработанном грунте внизу. Какой бы метод ни применялся, необходима неподатливая опора, и следует позаботиться о том, чтобы кружала были установлены и поддерживались в плоскости, перпендикулярной оси тоннеля. Для предотвращения прогиба и перекоса последовательные кружала обычно скрепляются продольными распорками или связями, идущими к соседнему креплению. К установке кружал следует привлекать только квалифицированных и опытных рабочих; они должны работать под непосредственным руководством инженера, который должен установить ось и уровень каждого кружала с помощью теодолита и нивелира.

Опалубка.

Под опалубкой понимается покрытие из узких продольных досок, опирающихся на верхние изогнутые пояса кружал и перекрывающих пролет между последовательными кружалами. Эта опалубка образует изогнутую поверхность или форму, на которую укладывается каменная кладка свода. Когда свод потолка выполняется из тесаного камня, полосы опалубки редко располагаются ближе друг к другу, чем швы последовательных камней кольца, но в кирпичных сводах они укладываются вплотную. Помимо веса каменной кладки свода, доски опалубки поддерживают короткие подпорки, которые удерживают затяжки на месте после того, как крепление удалено и до тех пор, пока каменная кладка свода не будет завершена.

Раскружаливание.

Кружала обычно приводятся в нужное положение по высоте с помощью деревянных клиньев, вставленных между лежнем кружала и его опорой, или между основанием стоек, несущих кружало, и полом тоннеля. Эти клинья обычно изготавливаются из твердых пород дерева и имеют размеры около 6 дюймов в ширину, 4 дюйма в толщину и 18 дюймов в длину. Чтобы раскружалить после завершения каменной кладки свода, эти клинья выбиваются, позволяя кружалу опуститься, освобождая кладку. Обычно кружало не удаляется сразу после раскружаливания, чтобы в случае разрушения каменной кладки свода обломки остались на кружале. Метод раскружаливания металлического кружала, разработанный г-ном Рзихой, был описан в предыдущей главе, посвященной креплению.

ГЛАВА VIII. МЕТОДЫ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЕЙ.

Тоннели в мягких грунтах, в рыхлых породах и породах, склонных к дезинтеграции, всегда снабжаются обделкой для удержания стен и кровли на месте. Эта обделка может покрывать весь профиль сечения тоннеля или только его часть, и может быть выполнена из дерева, металла, металла и каменной кладки или, чаще всего, только из каменной кладки.

Деревянная обделка.

Дерево редко используется для обделки тоннелей, за исключением временных мер, и заменяется каменной кладкой, как только позволяют обстоятельства. При первоначальном строительстве многих американских железных дорог необходимость в предельной экономии при строительстве и скорейшем открытии линии для движения заставляла инженеров обделывать многие тоннели деревом, которое было в изобилии и стоило дешево. Однако, за исключением их низкой стоимости, а также легкости и быстроты, с которыми они могут быть построены, эти деревянные обделки обладают немногими преимуществами. Проходит всего несколько лет, когда гниение древесины делает необходимым их перестройку, и всегда существует серьезная опасность пожара. В нескольких случаях тоннели с деревянной обделкой в Америке выгорали, что приводило к серьезным задержкам в движении и требовало полной реконструкции. Обычно эта реконструкция заключалась в замене первоначальной деревянной обделки каменной кладкой. В последующей главе будет дано описание некоторых методов, используемых при замене деревянных обделок тоннелей каменной кладкой. Применяются различные формы деревянной обделки, типичными примерами которых являются рис. 44 и иллюстрации в главе, обсуждающей методы замены деревянной обделки тоннелей каменной кладкой.

Поперечное сечение.

Продольное сечение.

Рис. 43 и 44. Типичная форма деревянной обделки для тоннелей.

Металлическая обделка.

Использование металлической обделки для тоннелей было впервые внедрено в широких масштабах г-ном Питером Уильямом Барлоу в 1869 году для второго тоннеля под рекой Темзой в Лондоне, Англия, и с тех пор оно значительно расширилось. Обделка второго тоннеля под Темзой состояла из цилиндрических чугунных колец диаметром 8 футов, примыкающие края последовательных колец были снабжены фланцами и отверстиями для болтовых соединений. Каждое кольцо состояло из четырех сегментов, три из которых были длиннее квадрантов, а один был намного меньше, образуя «замковый камень» или замыкающий элемент. Эти сегменты соединялись друг с другом фланцами и болтами. Чтобы сделать стыки герметичными, между фланцами вставлялись полоски сосны или цемент и пеньковая пряжа. Со времени строительства второго тоннеля под Темзой металлическая обделка применялась для множества подводных тоннелей в Англии, континентальной Европе и Америке, некоторые из них имели сечение диаметром более 28 футов. Там, где применяется круглая металлическая обделка, нижняя часть сечения выравнивается бетонной или кирпичной кладкой для укладки путей, а вся внутренняя часть кольца покрывается цементной штукатуркой достаточной толщины, чтобы полностью закрыть внутренние фланцы стыков. В последующей главе, описывающей методы проходки тоннелей с помощью щитов, подробно описаны несколько форм металлической обделки тоннелей.

Обделка из металла и каменной кладки.

В последние годы форма комбинированной обделки из каменной кладки и металла широко применялась при строительстве городских подземных железных дорог как в Европе, так и в Америке. Обычно эта форма обделки строится с прямоугольным сечением. Применяются два типа конструкции. В первом каменные боковые стены несут плоскую крышу из балок и перекрытий, которые несут корытный настил, заполненный бетоном, или между которыми возведены бетонные или кирпичные своды. Иногда каркас крыши состоит из ряда параллельных двутавровых балок, уложенных поперек тоннеля, а в других случаях поперечные листовые балки несут продольные двутавровые балки. Во втором типе конструкции балки крыши поддерживаются колоннами, встроенными в боковые стены. Там, где тоннель рассчитан на два или четыре пути, в некоторых случаях между боковыми колоннами вводятся промежуточные колонные опоры. В этой конструкции кровля состоит из заполненных бетоном корыт или бетонных или кирпичных сводов, как в первой описанной конструкции. Примеры комбинированной обделки тоннелей из каменной кладки и металла проиллюстрированы в последующей главе о тоннелестроении под городскими улицами.

Обделка из каменной кладки.

Формой обделки тоннелей, наиболее часто применяемой, является кирпичная или каменная кладка. Бетонная и железобетонная обделка применялась в нескольких тоннелях, построенных в последние годы. Обделка из каменной кладки может охватывать все сечение или только его часть. Пол или обратный свод — это часть, которая чаще всего опускается; но иногда также опускаются боковые стены и обратный свод, и обделка ограничивается просто сводом, поддерживающим кровлю. Свод потолка, боковые стены и обратный свод составляют обделку тоннеля; и все три могут состоять только из камня или кирпича, или могут использоваться каменные боковые стены с кирпичным обратным сводом и сводом потолка. Бутовая каменная кладка обычно используется, за исключением входов, где кладка открыта для обозрения. Здесь обычно используется тесаная каменная кладка. Камень, выбранный для обделки тоннеля, должен быть прочного качества, хорошо выдерживающим атмосферные воздействия. Там, где используется кирпич, он должен быть хорошего качества. Благодаря относительной легкости, с которой могут быть построены кирпичные своды, они обычно используются для формирования свода потолка, даже там, где боковые стены выполнены из каменной кладки. Обделка из каменной кладки может быть построена в виде ряда отдельных колец или в виде непрерывной конструкции, простирающейся от одного конца тоннеля до другого. Последний метод строительства создает более прочную конструкцию; но в случае разрушения от раздавливания нанесенный ущерб, вероятно, будет более обширным, чем там, где используются отдельные кольца, одно или два из которых могут выйти из строя без повреждения других, прилегающих к ним. Конструкция также несколько проще, когда используются отдельные кольца, поскольку не нужно предусматривать связывание всей обделки в непрерывную структуру. Там, где используется ряд отдельных колец, длина каждого кольца составляет от 5 до 20 футов, в зависимости от характера пройденного материала и используемого метода строительства. Для целей детального обсуждения конструкцию обделки из каменной кладки можно разделить на четыре части: фундаменты боковых стен, сами боковые стены, свод потолка и обратный свод.

Бетонные и железобетонные обделки в настоящее время широко используются из-за дешевизны и простоты обращения, но они имеют большой недостаток — сопротивление давлению после того, как они затвердеют, что происходит через некоторое время после укладки. Поэтому крепление следует оставлять для поддержки кровли, чтобы предотвратить прямое давление на свежий материал. Кровля, как правило, поддерживается продольными досками, удерживаемыми в нужном положении пятью или семью сегментами арочных рам, расположенных поперек тоннеля. Таким образом, большое количество древесины и плотницких работ полностью тратится впустую, и эти дорогостоящие статьи во многих случаях делают бетонную обделку тоннеля более дорогой, чем обделку, построенную из кирпича и камня. Чтобы избежать этих неудобств, тоннели успешно обделывались бетоном на боковых стенах и бетонными блоками в сводах. Эти блоки изготавливались вручную и формовались в форме замковых камней свода.

Фундаменты.

В тоннелях через породу твердого и прочного характера фундаменты для боковых стен обычно укладываются непосредственно на породу. В рыхлой породе или породе, склонной к дезинтеграции, этот метод строительства обычно не является безопасным, и фундаментная выемка должна быть углублена до глубины, на которой атмосферные воздействия не могут повлиять на фундаментное основание. В любом случае фундаментная кладка делается толще, чем кладка самих боковых стен, чтобы распределить давление на большую площадь и предоставить больше места для регулировки каменной кладки боковых стен до нужного профиля. В податливых грунтах для фундаментной кладки должно быть подготовлено специальное фундаментное основание. В некоторых случаях оказывается достаточным уложить ряд досок, на которых возводится кладка, но обычно предпочтение отдается более прочной конструкции.

Это достигается путем укладки бетонной подошвы глубиной от 1 до 2 футов по всему дну фундаментной траншеи, или в некоторых случаях путем бурения скважин через определенные промежутки вдоль траншеи и заполнения их бетоном, чтобы сформировать ряд опорных столбов.

Рис. 45. Диаграмма, показывающая формы, принятые для фундаментов боковых стен.

Форма, придаваемая фундаментным рядам и нижним частям боковых стен, варьируется. Там, где требуется большая опорная площадь, задняя часть стены выводится вертикально, как показано линией AB, рис. 45, в противном случае задняя грань стены следует линии выемки AC. По аналогичным причинам передняя грань стены может быть сделана вертикальной, как в FG, или наклонной, как в FH. Линия FE указывает на конструкцию полки, предназначенную для поддержки пяток стоек, используемых для несения кружал свода во время строительства свода потолка.

Боковые стены.

Строительство боковых стен над фундаментными рядами осуществляется так же, как строилась бы любая подобная каменная кладка в другом месте. Чтобы направлять работу и гарантировать, что внутренние грани стен точно следуют кривой выбранного профиля, используются ранее описанные направляющие рамы.

Свод потолка.

Для строительства свода потолка используются ранее описанные кружала. Начиная с краев кружала с каждой стороны, каменная кладка ведется по одному ряду за раз, при этом необходимо следить за тем, чтобы она продвигалась с одинаковой скоростью с обеих сторон, чтобы нагрузка, передаваемая на кружало, была симметричной. Как только кружала установлены, крепление кровли удаляется и заменяется короткими подпорками, которые опираются на опалубку кружал и поддерживают затяжки. Эти подпорки удаляются последовательно по мере того, как каменная кладка свода поднимается вдоль кривой кружала, а пространство между верхом каменной кладки свода и потолком выработки заполняется мелкими камнями, плотно уложенными. Замковая часть свода строится в последнюю очередь путем вставки камней или кирпичей с переднего края кольца свода, так как нет места для их установки сверху, как это принято в обычной конструкции открытого свода. Замыкание свода является особенно сложной операцией, и для ее выполнения следует привлекать только опытных людей, квалифицированных в этой работе. Задача становится необычайно сложной, когда возникает необходимость соединить своды, идущие с противоположных направлений.

Обратный свод.

Во всех методах тоннелестроения, кроме одного или двух, обратный свод является последней частью обделки, которая строится. В английском методе тоннелестроения обратный свод является первой частью обделки, которая строится, и та же практика иногда необходима в мягких грунтах, где существует опасность того, что основания боковых стен будут сдавлены вместе боковыми давлениями, если каменная кладка обратного свода не будет на месте, чтобы удерживать их на расстоянии. Ранее описанные шаблоны для основания используются для направления строительства каменной кладки обратного свода.

Общие наблюдения.

При описании строительства свода потолка упоминалось каменное заполнение, используемое между задней частью кольца каменной кладки и потолком выработки. Пространства за боковыми стенами заполняются аналогичным образом. Цель этого каменного заполнения, которое должно быть плотно уложено, состоит в том, чтобы равномерно распределить вертикальные и боковые давления в стенах выработки по каменной кладке обделки. По мере продвижения каменных работ крепление, использовавшееся ранее для поддержки стен выработки, должно быть удалено. Эта работа требует осторожности для предотвращения несчастных случаев и должна быть поручена опытным механикам, которые знакомы с ее конструкцией и могут удалить ее с минимальным повреждением лесоматериалов, чтобы их можно было использовать снова, и без вызова обрушения кровли или обвала сторон путем удаления слишком большой части лесоматериалов за один раз.

Толщина каменной кладки обделки.

Очевидно, конечно, что каменная обделка должна быть достаточно толстой, чтобы выдерживать давление земли, которое она испытывает; но, поскольку невозможно оценить эти давления сколько-нибудь точно, трудно определенно сказать, какая толщина требуется в каждом отдельном случае. Рэнкин дает следующие формулы для определения глубины замкового камня, требуемой в различных грунтах:

Для твердых грунтов

d = √(0.12 r² s),

а для мягких грунтов,

d = √(0.48 r² s),

где d = глубина замка в футах, r = стрела подъема свода в футах, и s = пролет свода в футах. Другие авторы, среди них профессор Куриони, пытаются дать рациональные методы расчета толщины обделки тоннеля; но все они открыты для возражений из-за количества гипотез, необходимых относительно давлений, которые по необходимости неопределенны. Поэтому, чтобы избежать утомительных и неопределенных расчетов, инженер принимает размеры, которые опыт доказал как достаточные в аналогичных условиях в прошлом. Таким образом, мы имеем все градации толщины, от тоннелей в твердой породе, не требующих обделки, и тоннелей через породы, которые просто требуют тонкой оболочки для защиты их от атмосферы, до тоннелей в мягком грунте, где используется каменная обделка толщиной 3 фута или более. Таблица II показывает толщину каменной обделки, используемой в тоннелях через мягкие грунты различных видов.

Толщина каменной обделки редко бывает одинаковой во всех точках, как это показано в Таблице II. Рис. 46 и 47 показывают общие методы изменения толщины обделки в разных точках и понятны сами по себе.

Рис. 46 и 47. Поперечные сечения тоннелей, показывающие методы увеличения толщины обделки в разных точках.

Боковые тоннели.

Когда тоннели проходятся шахтами, расположенными с одной стороны от осевой линии, строятся короткие боковые тоннели или галереи для соединения дна шахт с основным тоннелем. Эти боковые тоннели обычно имеют длину от 30 до 40 футов и обычно делаются высотой от 12 до 14 футов и шириной около 10 футов. Выемка, крепление и обделка этих боковых тоннелей осуществляются точно так же, как в главном тоннеле, с такими исключениями, которые делают возможными эти короткие длины. Таблица III дает толщину обделки, используемую для боковых тоннелей, цифры взяты из европейской практики.

Водостоки.

Цель водостоков в тоннелях — собирать воду, которая просачивается в тоннель из стен и шахт. Водосток обычно располагается вдоль осевой линии тоннеля внизу. В тоннелях в мягком грунте он строится из каменной кладки и образует часть обратного свода, но в тоннелях в породе обычной практикой является прорезание канала в каменном полу выработки. Для водостоков используются как прямоугольные, так и арочные сечения. Размеры сечения варьируются, конечно, в зависимости от количества воды, которую необходимо отвести. Ниже приведены размеры, обычно используемые:

Kind of

Culvert. Height

in Feet. Width

in Feet. Thickness

of Walls

in Feet. Thickness

of Covering

in Feet.

Box culvert 1 to 1.5 1 to 1.5 0.8 to 1.2 0.3

Arch culvert 1 to 1.5 1 to 1.5 0.8 to 1.2 0.4

Следует понимать, что размеры, приведенные в таблице, относятся к обычным условиям протечки; там, где встречаются большие количества воды, размер водостоков, конечно, должен быть увеличен. Чтобы позволить воде поступать в водосток, через определенные промежутки вдоль его стороны предусмотрены отверстия; и эти отверстия обычно снабжены экранами из рыхлых камней, которые сдерживают поток и заставляют взвешенный материал осаждаться до того, как он попадет в водосток. В случаях, когда при проходке тоннеля встречаются источники, необходимо предусмотреть специальные меры для ограничения их излива и направления его в водосток. Во всех случаях водостоки должны быть снабжены отстойниками через каждые 150–300 футов, в которых оседает взвешенное вещество, попадающее в водостоки, и удаляется через закрытые отверстия над каждым бассейном. На концах тоннеля водосток обычно делится на две ветви, одна из которых идет к дренажу с каждой стороны пути.

Рис. 48. Ниша-убежище в Сен-Готардском тоннеле.

Ниши.

В коротких тоннелях ниши используются просто как места убежища для путевых рабочих и других лиц во время прохождения поездов и имеют небольшой размер. В длинных тоннелях они делаются больше и также используются как места для хранения мелких инструментов и припасов, используемых при обслуживании тоннеля. Ниши — это просто арочные углубления, встроенные в стены тоннеля и облицованные каменной кладкой; рис. 48 показывает эту конструкцию довольно ясно. Небольшие ниши-убежища обычно строятся высотой от 6 до 9 футов, шириной от 3 до 6 футов и глубиной от 2 до 3 футов. Большие ниши, предназначенные для хранения инструментов и припасов, делаются высотой от 10 до 12 футов, шириной от 8 до 10 футов и глубиной от 18 до 24 футов и снабжаются дверями. Ниши-убежища обычно располагаются на расстоянии от 60 до 100 футов друг от друга, в то время как большие ниши для хранения могут располагаться на расстоянии до 3000 футов друг от друга. Конструкция ниши, показанная на рис. 48, — это та, что используется в Сен-Готардском тоннеле.

Входы.

Входы или порталы тоннелей обычно состоят из более или менее сложных каменных сооружений, в зависимости от характера пройденного материала. В тоннелях в мягком грунте часто требуются обширные подпорные стены для поддержки земли над и по бокам входа; в то время как в тоннелях через породу требуется только каменный портал, чтобы придать работе законченный вид. Часто инженер позволяет себе сложный архитектурный дизайн для портальной кладки. Существует опасность зайти слишком далеко с такими дизайнами для хорошего вкуса, если не проявлять осторожность; и по этому вопросу автор не может сделать ничего лучшего, чем процитировать замечания покойного г-на Фредерика У. Симмса в его известном труде «Практическое тоннелестроение»: