Новый австрийский метод проходки тоннелей (NATM), также известный как метод последовательной выемки грунта (SEM), представляет собой метод проходки тоннеля, разработанный в 1960-х годах австрийскими инженерами. Он основан на принципе использования окружающей породы или грунта в качестве естественного несущего элемента для стабилизации тоннеля во время и после выемки грунта. Этот метод произвел революцию в построении туннелей, сосредоточившись на взаимодействии между породой и опорой туннеля. В отличие от традиционных методов проходки туннелей, которые в значительной степени опираются на предварительно спроектированные системы крепи, NATM уделяет особое внимание мониторингу поведения породы и соответствующей корректировке мер поддержки.

Ключевые принципы работы NATM:

1. Использование напряжения на месте: NATM использует внутреннюю прочность окружающей породы или почвы. Допуская контролируемую деформацию, метод преобразует горную массу в естественную опорную структуру.

2. Последовательные земляные работы: Проходка туннелей выполняется небольшими секциями, при этом каждая секция поддерживается сразу после выемки. Это предотвращает крупномасштабную дестабилизацию и позволяет постепенно застраивать тоннель.

3. Гибкие опорные системы: В отличие от традиционных методов, в которых используются жесткие опоры, в NATM используются гибкие и часто временные опоры, такие как торкрет-бетон (набрызг-бетон), анкерные болты и стальные ребра. Они корректируются по мере необходимости в зависимости от поведения породы.

4. Мониторинг и настройка: Непрерывный мониторинг туннеля и окружающей поверхности является фундаментальной частью NATM. Приборы используются для измерения деформаций, напряжений и других параметров. На основе этих данных система поддержки может быть изменена в режиме реального времени для адаптации к фактическим условиям.

5. Экономическая эффективность: Используя естественную прочность грунта и адаптируя опору к фактическим потребностям, NATM может быть более экономичным, чем методы, требующие обширного и часто ненужного укрепления.

Новый австрийский метод проходки тоннелей

1. Первичная оценка грунта:

- Геологическое обследование: Тщательное геологическое исследование проводится для оценки состояния породы или грунта, включая прочность, стабильность и потенциальные опасности.

- Классификация: Грунт классифицируется в зависимости от его поведения и требований к поддержке. Это помогает в определении необходимых опорных систем и методов выемки грунта.

2. Контролируемые земляные работы:

- Последовательные раскопки: В отличие от традиционных методов, при которых большие участки выкапываются одновременно, NATM делает упор на последовательные выемки небольших участков. Это уменьшает возмущение окружающей горной массы.

- Мониторинг: Непрерывный мониторинг поведения грунта имеет важное значение во время земляных работ. Это позволяет вносить коррективы в систему поддержки в случае возникновения непредвиденных условий.

3. Установка первичной поддержки:

- Нанесение торкрет-бетона: Сразу после выемки грунта наносится слой торкрет-бетона (набрызг-бетона) для стабилизации обнаженной породы или грунта. Это критически важный компонент NATM, обеспечивающий первоначальную поддержку.

- Анкерные болты: Анкерные болты или анкеры устанавливаются для укрепления слоя торкрет-бетона и удержания горного массива на месте.

- Стальные ребра: В местах, где требуется дополнительная опора, могут быть установлены стальные ребра или решетчатые балки. Они работают в сочетании с торкрет-бетоном для стабилизации туннеля.

4. Непрерывный мониторинг и настройка:

- Мониторинг сходимости: Устанавливаются приборы для контроля деформации или сходимости туннеля. Эти данные используются для оценки эффективности системы поддержки.

- Корректировка: На основе данных мониторинга система поддержки корректируется по мере необходимости. Это может включать в себя добавление большего количества торкрет-бетона, установку дополнительных болтов или изменение последовательности выемки грунта.

5. Финальная подкладка:

- Бетонная облицовка: После того, как основная опора стабилизирует туннель, устанавливается окончательная бетонная облицовка. Это обеспечивает прочную конструкцию, способную выдерживать длительные нагрузки.

- Гидроизоляция: Гидроизоляционные мембраны часто размещаются между торкрет-бетоном и окончательной облицовкой для предотвращения проникновения воды.

6. Дренаж и вентиляция:

- Дренажные системы: Для управления грунтовыми водами дренажные системы устанавливаются за окончательной облицовкой. Это помогает предотвратить повышение давления воды и возможные утечки.

- Вентиляция: Надлежащие вентиляционные системы проектируются и устанавливаются для обеспечения безопасной рабочей среды во время строительства и эксплуатации.

7. Заключительные работы и восстановление поверхности:

- Восстановление поверхности: Если в туннеле есть наземный вход, окружающая территория восстанавливается в первоначальном или улучшенном состоянии, обеспечивая минимальное воздействие на окружающую среду.

- Эксплуатационная готовность: Перед открытием для использования тоннеля проводятся окончательные проверки, чтобы убедиться, что он соответствует всем стандартам безопасности и проектирования.

Преимущества NATM

- Экономичность: Используя естественную прочность породы и корректируя меры поддержки, NATM может значительно снизить стоимость строительства тоннеля.

- Гибкость: способность адаптироваться к изменяющимся геологическим условиям делает NATM подходящим для широкого спектра проектов по прокладке туннелей, от мягких грунтов до твердых пород.

- Безопаснее: Непрерывный мониторинг и адаптация к условиям туннеля могут помочь предотвратить несчастные случаи и повысить общую безопасность.

Приложений

NATM широко используется в различных тоннелестроительных проектах, включая автодорожные, железнодорожные тоннели и подземные сооружения. Его адаптивность и эффективность сделали его предпочтительным методом для многих инженеров и строительных компаний по всему миру.

NATM широко используется в проектах по строительству туннелей по всему миру, особенно в районах со сложной и изменчивой геологией. Он сочетает в себе инженерные принципы с возможностью адаптации на месте, что делает его универсальным и эффективным методом проходки тоннеля.