Тоннели, сооружаемые горным способом (специализация Т)
1.5. Новоавстрийский тоннельный метод (НАТМ)
Со второй половины ХХ в. двухпутные железнодорожные и автодорожные тоннели, расположенные в малопрочных скальных грунтах с коэффициентом крепости f = 2...6 сооружают по технологии новоавстрийского метода, или НАТМ (New Austrian Tunnel Method). Теоретические аспекты метода управления горным давлением при сооружении тоннелей новоавстрийским методом изложены в пособии "Механика подземных сооружения" Т.В. Иванес и Ю.С. Фролова.
Сущность метода заключается в поэтапном раскрытии выработки по частям опережающими забоями на полный профиль и поддержанием ее по всему периметру на контурной податливой крепи (первичной обделке) до возведения постоянной обделки, которую бетонируют за один прием, начиная с обратного свода и заканчивая сводом тоннеля. По мере продвижения забоя первичная обделка деформируется, принимая на себя часть горного давления. Общее состояние временной крепи и деформации контура выработки, а также момент достижения состояния устойчивости системы «крепь – грунтовый массив» фиксируется по результатам постоянного инженерного мониторинга.
Когда деформации первичной обделки достигнут предельно допустимых значений, бетонируют вторичную (постоянную) обделку. В результате управления горным давлением нагрузка на постоянную обделку снижается (до 30 %), что позволяет значительно уменьшить высоту рабочего сечения обделки и оставить ее практически постоянной по всему периметру. В зависимости от инженерно-геологических условий и устойчивости грунтового массива раскрытие ведется по различным схемам и с различными конструктивными решениями временного крепления.
В относительно благоприятных условиях сечение тоннеля делится на калотту и два-три уступа, причем продвижение каждой нижерасположенной ступени ведется с отставанием по длине (15...20 м) от разработки ступени, расположенной выше. На каждой ступени разработку забоя ведут одновременно. Разработанный грунт вывозится из забоя погрузочно-доставочными машинами по наклонным съездам и разгружается в большегрузные вагоны, расположенные в основании тоннеля. При такой организации работ скорость проходки тоннеля мало отличается от скорости проходки по способу сплошного забоя.
В малопрочных грунтах раскрытие выработки большого пролета начинают с наиболее устойчивых элементов профиля – боковых штолен, придавая их сечению очертание готической арки. Затем с отставанием на 15...30 м последовательно раскрывают калотту, разрабатывают уступ и лотковую часть тоннеля. При этом крепь каждого раскрываемого элемента должна быть замкнута по периметру.
В полускальных грунтах крепостью f = 3...4 проходку ведут двумя или несколькими (при большом пролете выработки) опережающими забоями. Временное крепление каждой выработки осуществляется контурной крепью из набрызгбетона, как правило, в комбинации с анкерами или с арками, устанавливаемыми с различным шагом.
Диаграммы взаимодействия крепи и грунтового массива: а) для случая с жёсткой крепью, б) для случая с податливой крепью; римскими цифрами обозначены следующие этапы: I – свободное деформирование контура незакрепленной выработки, II – совместное деформирование контура выработки и крепи, III – момент установившегося равновесия в системе «крепь-грунтовый массив»
