RU2501912C2 - Method to erect underwater tunnels - Google Patents

Method to erect underwater tunnels Download PDF

Info

Publication number
RU2501912C2
RU2501912C2 RU2010114898/03A RU2010114898A RU2501912C2 RU 2501912 C2 RU2501912 C2 RU 2501912C2 RU 2010114898/03 A RU2010114898/03 A RU 2010114898/03A RU 2010114898 A RU2010114898 A RU 2010114898A RU 2501912 C2 RU2501912 C2 RU 2501912C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tunnel
water
tunnelling
open
underwater
Prior art date
Application number
RU2010114898/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010114898A (en
Inventor
Артур Дмитриевич Андросов
Михаил Васильевич Николаев
Юрий Гаврильевич Данилов
Артур Артурович Андросов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова"
Priority to RU2010114898/03A priority Critical patent/RU2501912C2/en
Publication of RU2010114898A publication Critical patent/RU2010114898A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501912C2 publication Critical patent/RU2501912C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: method to erect underwater tunnels, including tunnelling of slopes and drifts, creation of a mine of arched shape, fixation of its walls and fixation of its walls and vault by monolithic reinforced concrete, backlining external hydraulic insulation from bitumen putty, a ramp and a water impermeable lock, water drainage by means of drainage trays, differing by the fact that in order to ensure efficiency of tunnelling works and higher reliability of tunnel hydraulic insulation, its length is divided into sections with open and underground methods of tunnelling. An inclined entry trench is built on an open area with minimum water level in a river by means of open works, in the end of the trench a protective horseshoe-shaped border is erected from reinforced concrete, walls are erected, the arched vault of the tunnel with rigging, on top of which they lay a hydraulic insulation jacket from Typar material and filled with removed soil, the tunnelling of the underwater section of the tunnel is carried out in a regimen of moderation by tunnelling combines in counter headways until they are joined at the design elevation, and water breakthrough in the tunnel is collected in a sump with subsequent pumping by pumps via wells to a surface interception ditch, connected with a water reservoir.
EFFECT: higher reliability of tunnel hydraulic insulation, reduced labour intensiveness and material intensity in construction.
1 tbl, 4 dwg

Description

Подводные тоннели через реки предпочтительное распространение получили при наличии паводков и мощных ледоходов, проходящих при высоких уровнях воды, неустойчивости русла, а также по требованиям градостроительного характера. Перечисленные факторы присущи северным рекам, преимущественно берущим начало в южных широтах и впадающим в северо-восточные моря. Поэтому данное изобретение относится к подземным и подводным сооружениям и может быть использовано при строительстве автомобильных и железнодорожных тоннелей, проходимых под водоемами, преимущественно в условиях криолитзоны.Underwater tunnels through rivers are preferred in the presence of floods and powerful ice drifts passing at high water levels, channel instability, and also according to urban planning requirements. The listed factors are inherent in the northern rivers, mainly originating in the southern latitudes and flowing into the northeastern seas. Therefore, this invention relates to underground and underwater structures and can be used in the construction of road and rail tunnels, passable under water, mainly in the permafrost zone.

Известен способ сооружения подводных тоннелей на дамбе, включающей проходку подземного участка тоннелей, строительство рампы, закрытой части тоннеля под водой на дамбе [Конюхов Д.С. Использование подземного пространства. Учеб. пособие для ВУ3-ов. - М.: Архитектура. - 2004. - 296 c. - C.148-156].A known method of constructing underwater tunnels on the dam, including the excavation of the underground section of the tunnels, the construction of the ramp, the closed part of the tunnel under water on the dam [D. Konyukhov Use of the underground space. Textbook allowance for VU3-s. - M.: Architecture. - 2004 .-- 296 c. - C.148-156].

Недостатком способа является ограниченная область применения, преимущественно при пересечении глубоких водных преград, а также наличие возможных помех и препятствий для судоходства.The disadvantage of this method is the limited scope, mainly when crossing deep water barriers, as well as the presence of possible interference and obstacles to navigation.

Известен также способ сооружения подводных тоннелей, заглубленных в дно, включающий вначале проходку наклонного участка тоннелей, затем подводного участка и комплекса работ по оборудованию тоннелей водоприемниками, насосной станцией и креплению их стенок [Конюхов Д.С. Использование подземного пространства. Учеб. пособие для ВУ3-ов. - М.: Архитектура. - 2004. - 296 с. - С.149-153].There is also known a method of constructing underwater tunnels buried in the bottom, including first driving an inclined section of tunnels, then an underwater section and a set of works on equipping tunnels with water inlets, a pump station and fixing their walls [D. Konyukhov Use of the underground space. Textbook allowance for VU3-s. - M.: Architecture. - 2004 .-- 296 p. - S.149-153].

Недостатком способа является высокая стоимость строительства, преимущественное применение при широком водотоке с плоскими и низкими берегами, при преодолении мелких водных преград и ложе водотока, образованной из толщи слабых грунтов.The disadvantage of this method is the high cost of construction, the predominant use of a wide watercourse with flat and low banks, when overcoming small water barriers and the bed of a watercourse formed from a thickness of weak soils.

Известен способ возведения подводных тоннелей, включающий проходку наклонных и горизонтальных выработок, создание выработки арочной формы или раскрытии выработок по частям, крепление стенок и свода тоннеля монолитным бетоном и водоотведение с помощью дренажных лотков [Волков В.П. Тоннели и метрополитены. - М.: Транспорт. - 1975. - 542 с. - С.244-246].There is a method of erecting underwater tunnels, including the excavation of inclined and horizontal workings, the creation of an excavation of an arched form or the opening of workings in parts, the walls and the arch of the tunnel are secured with cast concrete and drainage using drainage trays [Volkov V.P. Tunnels and subways. - M .: Transport. - 1975 .-- 542 p. - S.244-246].

Недостатком такого способа является ненадежность конструкции, которая не обеспечивает полную гидроизоляцию тоннелей от проникновения вод.The disadvantage of this method is the unreliability of the design, which does not provide complete waterproofing of the tunnels from the penetration of water.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ сооружения подводных тоннелей, включающий проходку наклонных и горизонтальных выработок, создание выработки арочной формы, крепление ее стенок и свода монолитным железобетоном, оклеечную наружную гидроизоляцию из битумной мастики, рампу и водонепроницаемый затвор, водоотведение с помощью дренажных лотков [Волков В.П. Тоннели и метрополитены. - М.: Транспорт. - 1975. - 542 с. - С.70-73].Closest to the invention in technical essence is a method of constructing underwater tunnels, including the excavation of inclined and horizontal workings, creating an excavation of arched form, fixing its walls and arch with monolithic reinforced concrete, tapered external waterproofing from bitumen mastic, a ramp and a waterproof shutter, drainage using drainage trays [Volkov V.P. Tunnels and subways. - M .: Transport. - 1975 .-- 542 p. - S.70-73].

Недостатком способа является низкая эффективность горнопроходческих работ и слабая надежность гидроизоляции тоннеля в условиях криолитизоны, где постоянно идут процессы фазовых колебаний температуры природной среды, сопровождающиеся постоянными оттайками и промораживанием вечномерзлых пород.The disadvantage of this method is the low efficiency of mining operations and the poor reliability of the waterproofing of the tunnel in the conditions of cryolithison, where the processes of phase fluctuations in the temperature of the environment are constantly ongoing, accompanied by constant defrosting and freezing of permafrost.

Целью изобретения является обеспечение эффективности горнопроходческих работ и повышение надежности гидроизоляции тоннеля.The aim of the invention is to ensure the effectiveness of mining operations and increase the reliability of the waterproofing of the tunnel.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способа сооружения подводных тоннелей, его длину разделяют на участки с открытым и подземным способами проходки, причем на открытом участке строят наклонную въездную траншею при минимальном уровне воды в реке техникой открытых работ, в конце траншеи сооружают подковообразной формы защитный бордюр из железобетона, возводят стенки, арочный свод тоннеля с оснасткой, поверх которых укладывают гидроизоляционную рубашку из синтетического материала тайпар и засыпают вынутым грунтом, проходку подводного участка тоннеля ведут в щадящем режиме проходческими комбайнами встречными забоями до стыковки их на проектной отметке, а проскоки воды в тоннель собирают в зумпфе с последующей откачкой насосами через скважины на поверхностную нагорную канаву, соединенную с водоемом.This goal is achieved by the fact that according to the method of constructing submarine tunnels, its length is divided into sections with open and underground methods of penetration, and an inclined entrance trench is built on an open section with a minimum level of water in the river using open-cut equipment, and a horseshoe-shaped protective curb is built at the end of the trench from reinforced concrete, erect walls, arched arch of the tunnel with equipment, on top of which they lay a waterproofing jacket made of Taipar synthetic material and fill it with excavated soil, sinking odvodnogo tunnel portion are gently roadheader colliding face before docking at their design elevation, and water leakage in the tunnel is collected in the sump with the subsequent evacuation pumps through hole on a surface ditches connected to the reservoir.

В предлагаемом способе новыми признаками в сравнении с прототипом являются:In the proposed method, new features in comparison with the prototype are:

- создание новой технологической схемы сооружения подводных тоннелей с применением комбинаций подземных и открытых горных выработок;- Creation of a new technological scheme for the construction of underwater tunnels using combinations of underground and open pit mines;

- использование нового принципа возведения наклонного участка тоннели путем проходки глубокой въездной траншеи с сооружением в ее конце подковообразной формы бордюр из железобетона;- the use of a new principle for the construction of an inclined section of the tunnel by driving a deep entrance trench with the construction of a horseshoe-shaped reinforced concrete border;

- использование для условий криолитозоны нового гидроизоляционного материала тайпар в конструкции тоннеля, устойчивого к фазовым колебаниям температуры окружающей среды после вскрытия вечномерзлых пород;- use for the conditions of the permafrost zone a new waterproofing material taipar in the construction of the tunnel, which is resistant to phase fluctuations in ambient temperature after opening permafrost;

- создание новой схемы удаления проскоков воды из тоннеля через дренажный лоток, зумпф, скважина, нагорная канава и водоем.- Creation of a new scheme for removing water breakthroughs from a tunnel through a drainage tray, sump, well, upland ditch and a reservoir.

Все указанные новые признаки исключают недостатки существующих способов сооружения подводных тоннелей под водоемами и обеспечивают следующие усиленные новые положительные свойства:All these new features eliminate the disadvantages of existing methods of constructing underwater tunnels under water and provide the following enhanced new positive properties:

- применение комбинаций открытых и подземных выработок сокращает сроки строительства подводных тоннелей;- the use of combinations of open and underground workings reduces the construction time of submarine tunnels;

- использование наклонной траншеи с защитным подковообразным бордюром из бетона снижает общие затраты на строительство тоннелей и защищает их от затопления при подъеме уровня воды в реке;- the use of an inclined trench with a protective horseshoe-shaped curb made of concrete reduces the total cost of building tunnels and protects them from flooding when the water level in the river rises;

- защита тоннеля от просачивающейся воды с помощью гидроизоляционной рубашки из синтетического материала тайпар обеспечивает надежность конструкции в условиях криолитозоны;- protection of the tunnel from leaking water using a waterproofing jacket made of Taipar synthetic material ensures the reliability of the structure in conditions of permafrost;

- новая схема удаления проскоков воды из тоннеля снижает затраты на водоотлив благодаря исключению специальной дорогостоящей схемы водоотведения;- a new scheme for removing water breakthroughs from the tunnel reduces the cost of drainage due to the exclusion of a special expensive drainage scheme;

- применение скважины и нагорной канавы в схеме водоотлива улучшает экологическую ситуацию в регионе благодаря сбросу незагрязненной воды в речную сеть.- the use of a well and a ditch in the drainage scheme improves the environmental situation in the region due to the discharge of unpolluted water into the river network.

Способ поясняется чертежами. На фиг.1 - схема расположения подводного тоннеля в плане; на фиг.2 - поперечное сечение подводного тоннеля; на фиг.3 - продольный профиль подводного тоннеля; на фиг.4 расчетная схема определения объемов работ по сооружению подводного тоннеля.The method is illustrated by drawings. Figure 1 - layout of the underwater tunnel in the plan; figure 2 is a cross section of an underwater tunnel; figure 3 is a longitudinal profile of an underwater tunnel; figure 4 the design scheme for determining the scope of work on the construction of an underwater tunnel.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Сооружения подводного тоннеля 1 начинают при минимальном уровне воды 2 в реке 3 (фиг.1). Проходят с противоположных берегов реки въездные траншеи 4, вынутый при этом грунт складируют в отвалы 5 на борту траншеи. В конце въездной траншеи возводят подковообразной формы защитный бордюр 6 из железобетона выше максимального уровня воды 7 в реке. Причем проходку въездной траншеи 4 ведут с применением техники открытых горных работ - экскаваторами или погрузчиками с вывозкой пород автосамосвалами на борт траншеи. После проходки и формирования въездной траншеи возводят стенки 8 и арочный свод тоннеля 9 из монолитного железобетона (фиг.2), после которого поверх его укладывают гидроизоляционную рубашку из синтетического материала тайпар 10 и засыпают вынутом грунтом 5, восстанавливая первоначальный рельеф поверхности 11 (фиг.3). Проходку подводного участка тоннеля ведут двумя встречными забоями 12 с применением техники подземных работ - проходческими комбайнами. В процессе проходки подводного участка тоннеля создают зумпфы 13 для сбора просачивающейся в тоннель воды, которая стекает по дренажному лотку 14. Вода из зумпфов 13 перекачивается насосами через скважины 15 в нагорную канаву 16, откуда она самотеком выливается в речную сеть.The structures of the underwater tunnel 1 begin with a minimum level of water 2 in the river 3 (Fig. 1). Entrance trenches 4 pass from opposite banks of the river, and the excavated soil is stored in dumps 5 on board the trench. At the end of the entrance trench, a horseshoe-shaped protective border 6 made of reinforced concrete is erected above the maximum water level 7 in the river. Moreover, the entry trench 4 is driven using open-pit mining techniques - by excavators or loaders with the removal of rocks by dump trucks on board the trench. After driving and forming the entrance trench, walls 8 and the arch vault of the tunnel 9 are made of monolithic reinforced concrete (Fig. 2), after which a waterproofing jacket made of taipar 10 is laid on top of it and covered with excavated soil 5, restoring the original surface relief 11 (Fig. 3 ) The underwater section of the tunnel is driven by two oncoming faces 12 using underground work techniques - roadheaders. In the process of driving the underwater section of the tunnel, sumps 13 are created to collect water that seeps into the tunnel, which flows down the drainage tray 14. Water from the sumps 13 is pumped through the wells 15 into the upland ditch 16, from where it flows by gravity into the river network.

Техническая сущность и преимущества нового технического решения раскрыты на примере проходки подводной тоннели через реку в условиях экстремального климата криолитзоны Севера.The technical essence and advantages of the new technical solution are disclosed by the example of an underwater tunnel passing through a river in the extreme climate of the North permafrost zone.

Исходные данные для расчетов приняты следующие:The initial data for the calculations are as follows:

- ширина реки, Шр=3 км;- the width of the river, W p = 3 km;

- площадь поперечного сечения автомобильной тоннели, Sт=83,25 м2 (см. ниже);- the cross-sectional area of the automobile tunnel, S t = 83.25 m 2 (see below);

- угол наклона тоннели на наклонном участке, αт=6°=10°/°°;- the angle of inclination of the tunnel on the inclined section, α t = 6 ° = 10 ° / °° ;

- стоимость выемки 1 м3 горных пород открытым способом, со=3,41 долл./м3;- the cost of excavation of 1 m 3 of rocks in an open way, with about = 3.41 dollars / m 3 ;

- стоимость рсзработки 1 м3 горных пород подземным способом, сп=10,23 долл./м3;- the cost of mining 1 m 3 of rocks by underground, with p = 10.23 dollars / m 3 ;

- стоимость переэкскавации 1 м3 горных пород из расчета, сэ=0,2·со=0,7 долл./м3.- the cost of re-excavation of 1 m 3 of rocks from the calculation, with e = 0.2 · s about = 0.7 dollars / m 3 .

Расчетная схема определения объемов работ по сооружению подводного тоннеля приведена на фиг.4.The calculation scheme for determining the scope of work on the construction of an underwater tunnel is shown in figure 4.

Расчеты выполнены в следующей последовательности:The calculations are performed in the following sequence:

1. Общая длина подводного тоннеля, Lт,1. The total length of the underwater tunnel, L t ,

Lт=Lг+2Lн,L t = L g + 2L n ,

где Lг, Lн - соответственно длина горизонтального и наклонного участков тоннелей, км, Lгр=3 км:where L g , L n - respectively the length of the horizontal and inclined sections of the tunnels, km, L g = W p = 3 km:

Lнг·αт,L n = N g · α t

Нг - глубина заложения тоннеля, м;N g - the depth of the tunnel, m;

Hг=hб+hp+hз,H g = h b + h p + h s ,

hб - высота берега реки, м, hб=20 м; hp - средняя глубина реки, м; hp=8 м; hз - глубина заложения тоннеля от дна реки, м; hз=14 м;h b - the height of the river bank, m, h b = 20 m; h p - average river depth, m; h p = 8 m; h s - the depth of the tunnel from the bottom of the river, m; h s = 14 m;

Lнг·αт=(20+8+14)·10=420 м,L n = N g · α t = (20 + 8 + 14) · 10 = 420 m,

откуда Lт=3000+2·420=3840 м.whence L t = 3000 + 2 · 420 = 3840 m.

2. Обоснование параметров автодорожной тоннели.2. Justification of the parameters of the road tunnel.

В качестве примера принят двухполосный автомобильный тоннель, площадь поперечного сечения которого согласно нормативным данным литературы [Волков В.П. Тоннели и метрополитены. - М.: Транспорт. - 1975. - 542 с. - С.63-65] вычисляется по формуле:As an example, a two-lane automobile tunnel, the cross-sectional area of which according to the regulatory data of the literature [Volkov V. Tunnels and subways. - M .: Transport. - 1975 .-- 542 p. - S.63-65] is calculated by the formula:

Sтт·Hт,S t = W t · H t ,

где Шт - ширина двухпутного автомобильного тоннеля, м;where W t - the width of the double-track automobile tunnel, m;

Нт - средняя высота тоннеля, м.N t - the average height of the tunnel, m

Шт - 8 м + 8 м + 1 м + 1 м + 0,25 м + 0,25 м = 18,5 м,W t - 8 m + 8 m + 1 m + 1 m + 0.25 m + 0.25 m = 18.5 m,

где 8 м - ширина проезжей части в одном направлении, м;where 8 m is the width of the carriageway in one direction, m;

1 м - ширина служебного тротуара, м;1 m - the width of the service sidewalk, m;

1 м - зазор между автомобилями при двухполосном направлении, м;1 m - the gap between the cars in the two-lane direction, m;

0,25 м - ширина защитной полосы с обеих сторон проезжей части, м.0.25 m - the width of the protective strip on both sides of the roadway, m.

Средняя высота автомобильного тоннеля, Нт=4,5 м, тогда,The average height of the car tunnel, N t = 4.5 m, then

Sтт·Нт=18,5·4,5=83,25 м2.S t = W t · N t = 18.5 · 4.5 = 83.25 m 2 .

3. Объемы работ по проходке подводного участка тоннеля - Vг,3. The volume of work on the sinking of the underwater section of the tunnel - V g ,

Vг=Lг Sт=3000 м·83,25 м2 = 249750 м3.V g = L g S t = 3000 m · 83.25 m 2 = 249750 m 3 .

4. Объемы работ по проходке наклонного участка тоннеля - Vн,4. The volume of work on the sinking of the inclined section of the tunnel - V n

Vн=Vно+Vнп,V n = V but + V np ,

где Vно - объемы работ по проходке наклонного участка тоннеля, выполняемые открытым способом, м3;where V but - the amount of work on driving an inclined section of the tunnel, performed by an open method, m 3 ;

Vнп - объемы работ по проходке наклонного участка тоннеля, выполняемые подземным способом, м3.V np - the volume of work on driving an inclined section of the tunnel, performed underground method, m 3 .

Открытым способом проходится участок тоннеля в виде въездной траншеи на глубину до уровня воды в реке.In an open way, a section of the tunnel passes in the form of an entrance trench to a depth of the water level in the river.

Тогда объемы работ по ее проходке будут равны:Then the volume of work on its penetration will be equal to:

Vно=Lно·hб/2·Штр,V but = L but · h b / 2 · W tr ,

где Lно - длина въездной траншеи, м;where L but - the length of the entry trench, m;

Штр - ширина въездной траншеи, м, Штр=30 м.W Tr - the width of the entrance trench, m, W Tr = 30 m

Lно=hб·αт=20·10=200 мL but = h b · α t = 20 · 10 = 200 m

Vно=200·20/2·30=60000 м3.V but = 200 · 20/2 · 30 = 60,000 m 3 .

Длина наклонного подземного участка тоннеля - Lнп,The length of the inclined underground section of the tunnel - L np ,

Lнп=Lн-Lно=420-200=220 м.L np = L n -L but = 420-200 = 220 m.

Объемы работ по проходке наклонного подземного участка тоннеля,Scope of work on driving an inclined underground section of the tunnel,

Vнп=2·Lнп·Sт=2·220·83,24=36626 м3.V np = 2 · L np · S t = 2 · 220 · 83.24 = 36626 m 3 .

Следовательно,Hence,

Vн=Vно+Vнп=60000+36626=96626 м3.V n = V but + V np = 60,000 + 36626 = 96626 m 3 .

5. Затраты на проходку тоннеля - Зпт:5. The cost of tunneling - Z Fri :

Зптпопп,З пт = З по + З пп ,

где Зпо - затраты на проходку участка тоннеля, выполняемую открытым способом, долл.;where Z on - the costs of tunneling section of the tunnel, performed in an open way, dollars;

Зпп - затраты на проходку участка тоннеля, выполняемую подземным способом, долл.,З п - underground tunneling costs, USD,

Зпоо·Vпо=3,41·60000=204600 долл.3 by = C o · V by = 3.41 · 60,000 = $ 204,600

Зппп·Vпп=10,23·36626=374684 долл.Z = C pp f · V pp = 10.23 · 36626 = 374,684 dollars.

где Сп≃З·Со=3,41·3=10,23 долл./м3,where С p ≃З · С о = 3.41 · 3 = 10.23 dollars / m 3 ,

откуда, Зпт=204600+374684=579284 долл.whence, Z Fri = 204600 + 374684 = 579284 dollars.

6. Затраты на сооружение тоннельных обделок.6. The cost of the construction of tunnel lining.

Принята конструкция обделки из монолитного бетона, основные параметры которой согласно литературы [Волков В.П. Тоннели и метрополитены. - М.: Транспорт. - 1975. - 542 с. - С.69-77] составили:The design of lining made of monolithic concrete, the main parameters of which according to the literature [Volkov V.P. Tunnels and subways. - M .: Transport. - 1975 .-- 542 p. - S.69-77] amounted to:

- толщина обделки из бетона, m=0,6 м;- thickness of the lining of concrete, m = 0.6 m;

- объем бетона на 1 пог. м обделки, ΔV=8,9 м3.- concrete volume per 1 linear meter m lining, ΔV = 8.9 m 3 .

Тогда общий расход бетона Qб для сооружения подводной тоннели длиной Lт=3840 м равен,Then the total concrete consumption Q b for the construction of an underwater tunnel of length L t = 3840 m is equal to,

Qб=Lт·ΔV+ΔQ,Q b = L t · ΔV + ΔQ,

где ΔQ - расход бетона для выполнения проезжей части тоннеля толщиной Δh=0,15 м, м3;where ΔQ - concrete consumption for the carriageway of the tunnel with a thickness of Δh = 0.15 m, m 3 ;

ΔQ=Δh·Шт·Lт=0,15·18,5·3840 м = 10656 м3,ΔQ = Δh · W t · L t = 0.15 · 18.5 · 3840 m = 10656 m 3 ,

Qб=3840·8,9+10656=44832 м3.Q b = 38408.9 + 10656 = 44832 m 3 .

Затраты на укладку бетона Зб составят:The cost of laying concrete Z b will be:

Збб·Qб=Qб·44832=4,53 млн долл.З b = С b · Q b = Q b · 44832 = $ 4.53 million

где Сб - стоимость укладки 1 м бетона, долл.,where C b - the cost of laying 1 m of concrete, dollars,

Сб=101 долл./м3 (3032 руб./м3 по данным ОАО «Якутцемент»).With b = 101 dollars / m 3 (3032 rubles / m 3 according to OAO Yakutcement).

Затраты на гидроизоляцию путем покрытия тоннельных обделок тайпаром определены из расчета стоимости 1 м2 пленки равной 1,43 долл./м3 (43 долл./м2). При этом использование тайпара в качестве армирующего полотна крепи тоннеля повышает надежность гидроизоляции не только за счет присущих ему свойств, но и приобретения дополнительных положительных качеств:The cost of waterproofing by covering the tunnel lining with taipar is determined on the basis of the cost of 1 m 2 of film equal to 1.43 dollars / m 3 (43 dollars / m 2 ). At the same time, the use of a taipar as a reinforcing canvas for the tunnel lining increases the reliability of waterproofing not only due to its inherent properties, but also the acquisition of additional positive qualities:

- тайпар не гниет и не разлагается;- taipar does not decay and does not decompose;

- обладает высокой стойкостью к раздиру и прокалыванию, химической стойкостью и фильтрующими свойствами;- has a high resistance to tearing and puncturing, chemical resistance and filtering properties;

- увеличивает сроки работоспособности конструкций;- increases the working life of structures;

- не впитывает воду и выполняет армирующую функцию;- does not absorb water and performs a reinforcing function;

- оказывает препятствие проникновению мелких частиц в конструкции, а осаждение большого количества их на поверхности создает непроницаемую пленку;- prevents the penetration of small particles into the structure, and the deposition of a large number of them on the surface creates an impermeable film;

- повышает прочность гидроизоляции при укладке его совместно с битумной эмульсией.- increases the strength of waterproofing when laying it together with bitumen emulsion.

7. Расчет затрат на покрытие тоннеля тайпаром производится следующим образом. Расход тайпара на 1 пог. м выработки Рт составит:7. The calculation of the cost of covering the tunnel with taipar is as follows. Taypar consumption on 1 running. m production R t will be:

Рт=2Шт+2Нт=2·18,5+2·4,5=46 м.R t = 2W t + 2H t = 2 · 18.5 + 2 · 4.5 = 46 m.

На всю длину тоннеля LT расход тайпара ΣРт равен:For the entire length of the tunnel LT, the consumption of the taipar ΣP t is

ΣРтт·Lт=46·3840=176640 м2.ΣР t = Р t · L t = 46 · 3840 = 176640 m 2 .

Тогда затраты на покрытие тоннеля тайпаром будут равны:Then the costs of covering the tunnel with taipar will be equal to:

Зт=ΣРт·Ст,З t = ΣР t · С t ,

где Ст - стоимость 1 м2 пленки тайпар, Ст=1,43 долл./м2 (43 руб./м2).where C t is the cost of 1 m 2 of taipar film, C t = 1.43 dollars / m 2 (43 rubles / m 2 ).

Зт=176640·1,43=252595 долл.З т = 176640 · 1.43 = 252595 dollars

Общие затраты на сооружение тоннельных обделок - Зто,The total costs for the construction of tunnel lining - W is,

Зтобт=4530000+252595=4782595 долл.Z then = Z b + Z t = 4530000 + 252595 = 4782595 dollars.

Суммарные затраты на сооружение тоннеля:Total costs for the construction of the tunnel:

Зтонптбт=579284+4530000+252595=5361879 долл.=5,36 млн долл.Z tone = Z Fri + Z b + Z t = 579284 + 4530000 + 252595 = 5361879 dollars = 5.36 million dollars

Зтон=5,36 млн. долл. = 178,7 млн руб.3 tons = $ 5.36 million = 178.7 million rubles.

Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения подводной тоннели рассчитана в соответствии с мостовым переходом. Согласно источника [Андросов А.Д., Семенов В.А., Захаров Ю.В. Целесообразность строительства подземных тоннелей под рекой Лена. - М.: МГГУ. - 2006. - ГИАБ №2. - С.175-179] стоимость 1 км моста с двухполосным автомобильным движением составит 0,5 млрд руб. Тогда стоимость моста длиной в 3 км будет равна:The expected economic efficiency from the introduction of the underwater tunnel is calculated in accordance with the bridge. According to the source [Androsov A.D., Semenov V.A., Zakharov Yu.V. The feasibility of building underground tunnels under the Lena River. - M.: MGGU. - 2006. - GIAB No. 2. - S.175-179] the cost of 1 km of a bridge with two-lane automobile traffic will be 0.5 billion rubles. Then the cost of a bridge 3 km long will be equal to:

См=3,0 0,5=1,5 млрд. руб. = 50 млн долл.With m = 3.0 0.5 = 1.5 billion rubles. = $ 50 million

Следовательно, ожидаемое снижение капитальных затрат от внедрения подводного тоннеля - Э, составит:Therefore, the expected reduction in capital costs from the introduction of the submarine tunnel - E will be:

Э=Смт=50,0-5,36=44,6 млн долл.E = C m -C t = 50.0-5.36 = $ 44.6 million

В таблице 1 приведены сравнительные технико-экономические показатели внедрения рекомендуемого варианта строительства тоннеля под водоемами в условиях криолитзоны.Table 1 shows the comparative technical and economic indicators for the implementation of the recommended option for the construction of a tunnel under water in a permafrost zone.

Таблица 1Table 1 Основные технико-экономические показатели строительства подводного тоннеля в сопоставлении с мостовыми переходамиThe main technical and economic indicators of the construction of the submarine tunnel in comparison with bridge crossings №№ п/п№№ Наименование показателейThe name of indicators Традиционный вариант (мост)Traditional option (bridge) Рекомендуемый вариант (тоннель)Recommended Option (Tunnel) 1one Ширина реки, кмThe width of the river, km 3,03.0 3,03.0 22 Длина моста, кмThe length of the bridge, km 3,03.0 -- 33 Длина тоннеля, кмTunnel length, km -- 3,843.84 4four Затраты на проходку двухполосного автомобильного тоннеля, тыс. долл.The cost of driving a two-lane automobile tunnel, thousand dollars 397,056397,056 55 Затраты на сооружение тоннельных обделок из бетона, тыс. долл.The cost of the construction of tunnel lining of concrete, thousand dollars 4782,64782.6 66 Затраты на покрытие тоннеля гидроизоляционным материалом (тайпар), тыс. долл.The cost of covering the tunnel with waterproofing material (taipar), thousand dollars 252,595252,595 77 Суммарные затраты на сооружение тоннеля, млн долл.The total cost of the construction of the tunnel, million dollars 5,365.36 88 Затраты на строительство двухполосного автомобильного моста, млн долл.Costs for the construction of a two-lane automobile bridge, $ million 50,050,0 99 Ожидаемое снижение капитальных затрат от внедрения подводного тоннеля, млн долл.The expected reduction in capital costs from the introduction of the submarine tunnel, $ million 44,644.6

Следовательно, ожидаемое снижение капитальных затрат от внедрения подводного тоннеля составило 44,6 млн долл., т.е. 1 км длины тоннеля по сравнению с мостовым переходом обеспечивает снижение капитальных затрат на 11,61 млн долл. В расчетах не учтены эксплуатационные затраты, поскольку они практически одинаковые в обоих вариантах и не окажут существенного влияния на снижение эффективности тоннельных переходов.Consequently, the expected reduction in capital costs from the introduction of the submarine tunnel amounted to $ 44.6 million, i.e. 1 km of tunnel length compared to the bridge crossing provides a reduction in capital costs of $ 11.61 million. The calculations do not take into account operating costs, since they are almost the same in both cases and will not have a significant impact on reducing the efficiency of tunnel crossings.

Claims (1)

Способ сооружения подводных тоннелей, включающий проходку наклонных и горизонтальных выработок, создание выработки арочной формы, крепление ее стенок и свода монолитным железобетоном, оклеечную наружную гидроизоляцию из битумной мастики, рампу и водонепроницаемый затвор, водоотведение с помощью дренажных лотков, отличающийся тем, что, с целью обеспечения эффективности горнопроходческих работ и повышения надежности гидроизоляции тоннеля, его длину разделяют на участки с открытым и подземным способами проходки, причем на открытом участке строят наклонную въездную траншею при минимальном уровне воды в реке техникой открытых работ, в конце траншеи сооружают подковообразной формы защитный бордюр из железобетона, возводят стенки, арочный свод тоннеля с оснасткой, поверх которых укладывают гидроизоляционную рубашку из синтетического материала тайпар и засыпают вынутым грунтом, проходку подводного участка тоннеля ведут в щадящем режиме проходческими комбайнами встречными забоями до стыковки их на проектной отметке, а проскоки воды в тоннель собирают в зумпфе с последующей откачкой насосами через скважины на поверхностную нагорную канаву, соединенную с водоемом. A method of constructing underwater tunnels, including the excavation of inclined and horizontal workings, the creation of an excavation of an arched shape, the fastening of its walls and arch with monolithic reinforced concrete, the tapered external waterproofing from bituminous mastic, a ramp and a waterproof shutter, drainage using drainage trays, characterized in that, for the purpose of ensure the effectiveness of mining operations and increase the reliability of the waterproofing of the tunnel, its length is divided into sections with open and underground methods of penetration, and in open learning They build an inclined entrance trench at a minimum level of water in the river using open-casting techniques, build a horseshoe-shaped protective border made of reinforced concrete at the end of the trench, erect walls, an arch vault of the tunnel with accessories, on top of which they lay a waterproofing jacket made of Taipar synthetic material and fill it with excavated soil, tunneling the underwater section of the tunnel is driven in a gentle mode by roadheaders with oncoming faces until they dock at the design elevation, and water breakthroughs in the tunnel are collected in a sump followed by pumping pumps through wells to a surface ditch ditch connected to a reservoir.
RU2010114898/03A 2010-04-13 2010-04-13 Method to erect underwater tunnels RU2501912C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114898/03A RU2501912C2 (en) 2010-04-13 2010-04-13 Method to erect underwater tunnels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010114898/03A RU2501912C2 (en) 2010-04-13 2010-04-13 Method to erect underwater tunnels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010114898A RU2010114898A (en) 2011-10-20
RU2501912C2 true RU2501912C2 (en) 2013-12-20

Family

ID=44998883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010114898/03A RU2501912C2 (en) 2010-04-13 2010-04-13 Method to erect underwater tunnels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501912C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582683C1 (en) * 2015-02-13 2016-04-27 Александр Сергеевич Стукалов Method for erection of multilayer walls of underwater structures

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107165673B (en) * 2017-05-18 2023-07-04 中铁第六勘察设计院集团有限公司 Mine method deep buried underwater traffic tunnel wastewater sectional collection and grading lifting structure
CN114960756B (en) * 2021-02-26 2024-01-09 宝山钢铁股份有限公司 Underwater net-hanging masking type tunnel and construction method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2358417A (en) * 2000-01-18 2001-07-25 Allan Cassells Sharp A method for construction and operation of subaqueous tunnels
US6450734B1 (en) * 1997-05-09 2002-09-17 Michael W. Kuja Transportation underwater tunnel system
RU2239025C1 (en) * 2003-04-04 2004-10-27 Соломоник Илья Борисович Method of tunnel building under seabed
RU81505U1 (en) * 2008-09-09 2009-03-20 Закрытое акционерное общество "Фирма УНИКОМ" UNDERWATER TRANSPORT TUNNEL SYSTEM

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6450734B1 (en) * 1997-05-09 2002-09-17 Michael W. Kuja Transportation underwater tunnel system
GB2358417A (en) * 2000-01-18 2001-07-25 Allan Cassells Sharp A method for construction and operation of subaqueous tunnels
RU2239025C1 (en) * 2003-04-04 2004-10-27 Соломоник Илья Борисович Method of tunnel building under seabed
RU81505U1 (en) * 2008-09-09 2009-03-20 Закрытое акционерное общество "Фирма УНИКОМ" UNDERWATER TRANSPORT TUNNEL SYSTEM

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВОЛКОВ В.П. и др. Тоннели и метрополитены. - М.: Транспорт, 1975, с.70-73. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582683C1 (en) * 2015-02-13 2016-04-27 Александр Сергеевич Стукалов Method for erection of multilayer walls of underwater structures

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010114898A (en) 2011-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102704957B (en) Shed-frame method for shallowly burying large-sized underground structure construction
CN104018405B (en) The double-deck road structure that a kind of " stake-anchor-framework " is compound
CN102748040B (en) Main structure for metro long-span station and pillar arching construction method thereof
CN106640091B (en) A kind of shallow tunnel section construction method
CN108612117A (en) A kind of seabed water-retaining structure across municipal tunnel greatly and construction method
CN109322330A (en) A kind of light and dark digging combination Metro Station Structure avoiding housing demolition and its construction method
CN103147462A (en) Slotting incremental launching construction method
CN103334452A (en) Underground engineering mixed construction method
RU2501912C2 (en) Method to erect underwater tunnels
RU2686206C1 (en) Method of erection of underground structures along river bed or canal
CN208266896U (en) A kind of seabed water-retaining structure across municipal tunnel greatly
RU2587673C1 (en) Transport junction and method for construction thereof
Kimura et al. Application of new urban tunneling method in Baikoh tunnel excavation
Kuesel Alternative concepts for undersea tunnels
Shaw Tunnels built in their own approaches
Balasubramanian Tunnels-types and importance
RU2770187C1 (en) Method for structure construction in the under-runner space of rivers and canals in urban development
El-Nahhas Tunnelling and supported deep excavations in the Greater Cairo
Vidyaranya et al. Challenges executing deep foundations in metros and hydro power projects
Majcherczyk et al. Mining influence in the area of the Pszczynka river and the method of riverbed restoration
Bushdiecker et al. Is It a Pipe or a Bridge? Large Diameter Aerial Pipe Design Considerations
Cashman et al. Groundwater Control for Tunnelling Projects
de Wit et al. New Tyne crossing, Newcastle, joint venture of bored and immersed tunnel completes the link
Patrizi The Line 3 of the Metro of Cairo
CN105350543A (en) Single-channel excavation method for deep foundation pit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150414