Примерное содержание курса лекций

Лекция № 1

Введение

Краткие исторические сведения о возникновении и развитии подземного строительства. Сен-Готардский тоннель. Типология тоннелей. Выдающиеся тоннели. Лондонское метро. Тоннель под Ла-Маншем. Тоннели Сейкан и Эресунн. Северо-Муйский тоннель. Перспективы развития тоннелестроения. Определение тоннеля. Основная терминология транспортного тоннелестроения.

Лекция № 2

Тоннель, как средство преодоления препятствий при трассировании путей сообщения

Виды препятствий (высотные, контурные). Способы преодоления высотного препятствия. Перевальные тоннели. Петлевые, спиральные, мысовые тоннели при развитии трассы. Развитие трассы на Северо-Муйском хребте. А/д и городские транспортные тоннели. Пешеходные тоннели.

Лекция № 3

Основные требования к плану и профилю транспортных тоннелей.

План и профиль железнодорожных, автодорожных и пешеходных тоннелей. Продольные и поперечные уклоны. Смягчение уклона.

Лекция № 4

Понятие о различных способах сооружения тоннелей

Тоннели мелкого и глубокого заложения. Открытый способ сооружения тоннелей. Горные способы сооружения тоннелей. Щитовой способ сооружения тоннелей. Специальные способы сооружения тоннелей. Сферы применения.

Лекция № 5

Тоннельные пересечения мелкого заложения, сооружаемые открытым способом

Конструкции железобетонных тоннельных обделок транспортных тоннелей. Основные принципы проектирования сборных обделок транспортных тоннелей. Конструкции сборных и монолитных железобетонных обделок транспортных тоннелей. Конструкция и армирование плиты перекрытия, стенового блока и лоткового блока. Гидроизоляция. Примеры: перегонный и станционный тоннель с монолитной обделкой на Замоскворецкой линии, Алабяно-Балтийский тоннель.

Лекция № 6

Сооружение тоннельных пересечений открытым способом

Котлованный, траншейный и щитовой способы сооружения. Крепление стенок котлована. Технологические схемы. Стена в грунте. Буронабивные и грунтоцементные сваи. Открытая щитовая проходка. Назначение и конструкция щита. Технология строительства.

Лекция №8

Расчеты конструкций тоннелей мелкого заложения

Расчетные параметры материалов. Нагрузки и воздействия. Постоянные вертикальные и горизонтальные воздействия. Временные нагрузки и воздействия.

Лекция №9

Расчеты конструкций тоннелей мелкого заложения (продолжение)

Понятие о совместной работе обделки тоннеля и окружающего её грунтового массива. Упругий отпор грунта. Расчетные схемы и их преобразование. Определение внутренних усилий.

Лекция №10

Расчеты железобетонных конструкций

Расчеты изгибаемых и внецентренно-сжатых железобетонных элементов обделки. Прочность нормальных и наклонных сечений. Расчет узлов.

Лекция №11

Сооружение тоннелей щитовым способом

Общие принципы сооружения тоннелей проходческими щитами. Классификация грунтов. Преимущества щитового способа сооружения тоннелей. Конструкция проходческого щита, его основные элементы и их назначение. Основные операции проходческого цикла при сооружении тоннелей щитовым способом. Последовательность операций проходческого цикла при сооружении тоннелей щитовым способом.

Лекция №12

Конструкции металлических обделок кругового очертания

Элементы обделки и их назначение. Материалы обделок. Чугунные и сталебетонные блоки. Стыки тюбингов. Гидроизоляция и нагнетание раствора за обделку.

Лекция №13

Конструкции железобетонных обделок кругового очертания

Классификация обделок. Компоновка обделок. Материалы. Железобетонные блоки. Стыки блоков и связи. Устройства регулирования усилий и обжатие в грунт. Податливые стыки: назначение и преимущества. Гидроизоляция.

Лекция №14

Тоннелепроходческие механизированные щиты

Понятие о механизированных проходческих щитах. Классификация и сферы применения. Проходческие щиты для сооружения тоннелей в песках естественной влажности и водонасыщенных. Щиты с тиксотропным и грунтовым пригрузом. Роторные щиты для глин и скальных грунтов. Планетарные щиты.

Лекция №15

Тоннелепроходческие механизированные щиты (продолжение)

Щиты экскаваторного типа. Щиты со стреловым рабочим органом. Тоннелепроходческие машины для скальных грунтов. Сферы применения щитов различных конструкций. Возведение обделки. Монолитно-прессованные обделки.

Лекция №16

Щитовые комплексы

Укладчики блоков сборной обделки: рычажный, кольцевой, дуговой. Нагнетание и гидроизоляция. Примеры тоннелепроходческих механизированных щитовых комплексов. Организация труда и технология строительства. Подготовительные работы.

Лекция №17

Специальные способы сооружения тоннелей

Общие понятия о специальных способах сооружения тоннелей в местах пересечения с действующими транспортными магистралями. Строительство тоннелей под действующими железными и автомобильными дорогами методом продавливания и протаскивания. Понятие о микротоннелировании. Строительство тоннелей под защитой экрана из труб, создаваемого методом микротоннелирования.

Лекция №18

Сооружение тоннелей из опускных секций

Общее представление о сооружении тоннелей из опускных секций. Конструкции тоннелей и секций. Организация строительства. Изготовление секций на стапеле, в доке и котловане. Доставка и способы опускания секций. Тоннельные переходы в Гонконг и Эресунн. Перспективы строительства в России. Керченский переход.

Лекция №19

Сооружение тоннелей горным способом

Общие представления о горном способе работ по сооружению тоннелей. Разработка сечения подземной выработки за один приём и по частям. Опережающие выработки и их назначение. Устройство крепи на лобовом откосе.

Лекция №20

Технология строительства тоннелей горным способом

Технологические схемы сооружения тоннеля способом сплошного и ступенчатого забоя. Технологические схемы сооружения тоннеля способом нижнего уступа. Новоавстрийский способ.

Лекция №21

Разработка грунта при горном способе

Способы разработки грунта в забое подземной выработки: буровзрывной способ разработки грунта; разработка грунта ручным механизированным инструментом; разработка грунта горнопроходческими комбайнами.

Лекция №22

Механизация работ

Машины и механизмы для разработки грунта в забое подземной выработки. Породопогрузочные машины. Оборудование для возведения монолитных бетонных и железобетонных тоннельных обделок и для проведения нагнетания растворов в за обделку. Механизированные комплексы для сооружения тоннелей с применением буровзрывного способа разработки грунта в забое. Механизированные комплексы для проходки тоннелей с применением горнопроходческих комбайнов.

Лекция №23

Конструкции обделок тоннелей при горном способе работ

Классификация. Тоннели без обделки. Тоннель Лёрдаль. Конструкции обделок в крепких породах. Неполные обделки. Подковообразные обделки. Назначение и устройство обратного свода. Водоотвод.

Лекция №24

Статическая работа обделок тоннелей глубокого заложения

Нагрузки и воздействия на тоннельную обделку глубокого заложения. Нагрузки от горного давления: гипотеза профессора М.М. Протодъяконова, нагрузка вот веса полного столба грунта, нагрузки от отдельных вывалов. Нагрузки от гидростатического напора подземных вод, условия учёта гидростатических нагрузок. Нагрузки от собственного веса обделки. Временные нагрузки и воздействия.

Лекция №25

Расчеты обделок тоннелей глубокого заложения

Расчётная схема монолитной обделки подковообразного очертания. Расчётная схема чугунной тюбинговой обделки как свободно деформирующегося кольца. Расчёт чугунной тюбинговой обделки как упругого кольца в упругой среде.

Расчётная схема круговой железобетонной обделки как шарнирного кольца в упругой среде. Определение стыковых изгибающих моментов и построение огибающей эпюры изгибающих моментов. Проверка несущей способности обделки. Основные правила армирования железобетонных элементов сборных круговых обделок. Современные представления о взаимодействии тоннелей и среды. Программные комплексы расчетов обделок и горного массива: NASTRAN, PLAXIS, ANSYS, ЛИРА и примеры расчетов.

Лекция №26

Основные требования к текущему содержанию и безопасной эксплуатации транспортных тоннелей

Обязанности должностных лиц, ответственных за текущее содержание транспортных тоннелей и безопасность движения транспортных средств по тоннелю. Устройства в тоннеле для обеспечения безопасности рабочего персонала (ниши, камеры, резервные уширения). Схемы вентиляции транспортных тоннелей. Обеспечение пожарной безопасности в транспортных тоннелях. Системы сигнализации и оповещения в транспортных тоннелях. Обрушение тоннеля в Крыму в 2014 г. (фильм).

Лекция №27

Соблюдение требований экологической безопасности при строительстве тоннелей

Общие сведения о законодательных актах и нормативно-технических документов в области охраны окружающей среды. Прогнозирование последствий для окружающей среды в результате строительства и последующей эксплуатации транспортных тоннелей. Разработка мероприятий направленных на охрану окружающей среды. Катастрофический провал поверхности земли в Пермской обл.