способ проведения тоннелей в сложных горногеологических и гидрогеологических условиях

Формула изобретения

Способ прокладки тоннелей в сложных горногеологических и гидрогеологических условиях, включающий предварительное планирование трассы тоннеля по данным инженерной геологии и топографии и проходку тоннеля, характеризующийся тем, что в начале по трассе будущего тоннеля определяют подземные водотоки, их ширину, глубину залегания, удельный дебит, расстояние между ними и направление движения воды, далее осуществляют проходку тоннеля, причем вначале проходят дренажный тоннель малого сечения, а затем параллельно ему с отставанием проходят основной тоннель, между тоннелями оставляют целик, который через расстояние, определяемое технологической необходимостью, рассекается сбойкой, или основной тоннель проходят вслед дренажному тоннелю с поглощением его сечения, при этом по трассе дренажного тоннеля в его стенках устраивают ниши, в которые с поверхности бурят сквозные фильтры для перехвата воды и снижения гидравлического давления, причем частоту бурения сквозных фильтров выбирают в зависимости от количества подземных водотоков их мощности и с учетом водообильности напорных водоносных горизонтов, кроме того, в кровле и подошве дренажного тоннеля также устраивают фильтры вверх и вниз, при этом воду, поступающую со всех фильтров, собирают в водоотводящую канаву дренажного тоннеля и отводят в безопасное место на поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству транспортных магистральных тоннелей в горах через горные хребты с большой водообильностью и высоким гидравлическим атмосферным давлением.

Из уровня техники известен способ защиты туннелей от прорыва подземных вод (см. авторское свидетельство СССР № 727160, опубликованное 05.04.1980), включающий обнаружение водонесущего горизонта, отвод воды из него при помощи дренажа, отвод воды за пределы туннеля.

Задачей настоящего изобретения является снижение стоимости строительства, регулирование больших притоков воды, снижение гидравлического давления воды с отводом ее в безопасное место, обеспечение надежной, безопасной и сухой проходки основного тоннеля и безкапитальную эксплуатацию в дальнейшем.

Указанная задача решается путем предварительного планирования трассы туннеля по данным инженерной геологии и топографии и проходкой тоннеля, причем вначале по трассе будущего тоннеля определяют подземные водотоки, их ширину, глубину залегания, удельный дебит, расстояние между ними и направление движения воды, далее осуществляют проходку тоннеля, причем вначале проходят дренажный тоннель малого сечения, а затем параллельно ему с отставанием проходят основной тоннель, между тоннелями оставляют целик, который через расстояние, определяемое технологической необходимостью, рассекается сбойкой, или основной тоннель проходят вслед дренажному тоннелю с поглощением его сечения, при этом по трассе дренажного тоннеля в его стенках устраивают ниши, в которые с поверхности бурят сквозные фильтры для перехвата воды и снижения гидравлического давления, причем частоту бурения сквозных фильтров выбирают в зависимости от количества подземных водотоков, их мощности и с учетом водообильности напорных водоносных горизонтов, кроме того, в кровле и подошве дренажного тоннеля также устраивают фильтры вверх и вниз, при этом воду, поступающую со всех фильтров, собирают в водоотводящую канаву дренажного тоннеля и отводят в безопасное место на поверхности.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами: фиг.1 - план трассы тоннеля по первому варианту реализации, фиг.1а - план трассы тоннеля по второму варианту реализации, фиг.2 - разрез вдоль трассы тоннеля, фиг.3 - поперечный разрез тоннеля по первому варианту реализации, фиг.3а - план трассы тоннеля по второму варианту реализации.

По предварительным данным топографии и инженерной геологии намечается план проведения тоннеля 1. После этого производятся биолокационные исследования по трассе будущего тоннеля с целью выявления подземных водотоков 5 с их характеристиками (ширина, глубина, удельный дебит, расстояние между водотоками и направление движения воды). Затем принимается решение о проходке тоннеля. Проходка тоннеля производится по одному из вариантов.

До начала проходки основного тоннеля проходится дренажный тоннель 2 малого сечения и параллельно ему, с отставанием проходки, основной тоннель 1. Между тоннелями оставляется целик 4 из слагаемых пород, который через определенное расстояние рассекается сбойкой 13 для соединения между собой тоннелей по технологической необходимости, или первоначально начинает проходиться дренажный тоннель 2 малого сечения. С небольшим отставанием вслед ему проходится основной тоннель 1 большего сечения с поглощением сечения малого тоннеля, без оставления целика 4 или разделительной стенки между ними. По трассе дренажного тоннеля 2 устраиваются ниши 3, а с поверхности в нишу дренажного тоннеля 2 бурится сквозной фильтр 10 для перехвата воды, снижения ее гидравлического давления и осушения будущей трассы основного тоннеля. Частота бурения сквозных фильтров зависит от количества подземных водотоков 5, их мощности и водообильности с учетом водоносных напорных горизонтов. За счет работы сквозных фильтров снимается высокое гидравлическое давление в водоносных горизонтах и осушается будущая трасса основного тоннеля. Кроме того, для снятия оставшегося % воды в конусах между сквозными фильтрами и гидравлического давления водоносного горизонта, лежащего ниже подошвы тоннеля, бурятся и обустраиваются фильтры из дренажного тоннеля вверх и вниз 12 (т.е. в кровле и подошве тоннеля). Вода из всех фильтров собирается в водоотводную канаву 11 дренажного тоннеля и отводится на поверхность в безопасное место. Кроме того, на чертежах: 6 - отметка поверхности (горизонтали); 7 - вентиляционные скважины; 8 - депрессионная кривая; 9 - водоносный горизонт.

Сооружение тоннеля по данному способу обеспечивает: перехват до 90-95% поток воды; снижение гидравлического напора (давления) воды в водоносных горизонтах; проходку основного тоннеля в сухих комфортабельных условиях; снижение стоимости строительства; увеличение скорости проходки основного тоннеля; обеспечение повышенной надежности проходки основного тоннеля по безопасности от прорыва воды в него.

При использовании данного способа на строительстве Северо-Муйского тоннеля на востоке страны возможно было сэкономить 15-20% стоимости строительства.