В книге рассматриваются вопросы, связанные с проектированием и постройкой гидротехнических туннелей гидроэлектростанций: инженерно-геологические исследования, определение размеров туннелей, конструкции облицовок и их расчеты, способы постройки туннелей, механизация туннелестроительных работ. Сведения, содержащиеся в книге, отражают опыт строительства как советских гидротехнических туннелей, так и зарубежных. Книга предназначена для инженеров и техников, занимающихся проектированием и строительством гидротехнических туннелей, а также для студентов втузов, специализирующихся в данной области.

Предисловие
Краткая историческая справка

Глава 1. Общие сведения о гидротехнических туннелях гидроэлектростанций
§ 1-1. Применение туннелей в системе гидроэлектростанций
§ 1-2. Классификация гидротехнических туннелей
§ 1-3. Подводящие туннели и сооружения при них
§ 1-4. Отводящие туннели

Глава 2. Трасса и поперечное сечение туннелей
§ 2-1. Трасса туннелей
§ 2-2. Форма поперечного сечения туннелей

Глава 3. Инженерно-геологические исследования при строительстве гидротехнических туннелей
§ 3-1. Задачи инженерно-геологических исследований
§ 3-2. Инженерно-геологическая съемка
§ 3-3. Геолого-техническая разведка
Буровые скважины и шурфы
Геофизические методы разведки
§ 3-4 Геолого-технические наблюдения в туннельных выработках
§ 3-5. Учет инженерно-геологических факторов в строительстве туннелей

Глава 4. Горное давление
§ 4-1. Общие понятия
§ 4-2. Аналитические методы определения величины горного давления
§ 4-3. Лабораторные испытания
§ 4-4. Натурные исследования горного давления
Основные требования к измерительной аппаратуре
Определение горного давления на постоянную облицовку туннеля
Определение горного давления на временные крепи туннельной выработки
Определение напряжений в породе

Глава 5. Отпор горных пород
§ 5-1. Учет отпора породы при расчете туннельных облицовок
§ 5-2. Экспериментальное определение отпора породы
§ 5-3. Методика обработки экспериментальных данных
§ 5-4. Анализ экспериментальных данных

Глава 6. Облицовки гидротехнических туннелей
§ 6-1. Общие соображения
§ 6-2. Материалы для облицовок
§ 6-3. Конструкции туннельных облицовок
Монолитные облицовки
Сборные облицовки
Комбинированные облицовки
Предварительно-напряженные облицовки

Глава 7. Определение размеров гидротехнических туннелей
§ 7-1. Установившееся движение
§ 7-2. Неустановившееся движение
§ 7-3. Гидравлический режим подводящих туннелей
§ 7-4. Определение размеров подводящих туннелей
§ 7-5. Гидравлический режим и определение размеров отводящих туннелей

Глава 8. Статический расчет туннельных облицовок
§ 8-1. Особенности статической работы туннельных облицовок
§ 8-2. Нагрузки
§ 8-3. Реакции породы
§ 8-4. Установление расчетной схемы облицовки
§ 8-5. Рациональное очертание туннельных сводов
§ 8-6. Расчет туннельных облицовок подковообразного очертания
Основные расчетные зависимости для туннельных сводов
Расчет пологого свода с упруго заделанными пятами
Частные случаи пологих сводов
Расчет подъемистого свода с упруго заделанными пятами
Расчет облицовки замкнутой конструкции
Частные случаи облицовок замкнутой конструкции
Расчет облицовки, состоящей из свода и массивных стен
Методы расчета облицовок подковообразного очертания
§ 8-7. Расчет облицовок кругового очертания
Непосредственное определение напряжений в облицовке при действии внутреннего напора
Определение усилий в облицовке с учетом отпора породы
Приближенный расчет облицовок в слабых породах
Методы расчета круговых облицовок с учетом отпора породы
§ 8-8. Особенности расчета предварительно-напряженных облицовок
Обжатые облицовки
Напряженно-армированные и бандажированные облицовки
§ 8-9. Основные предпосылки к расчету туннельных облицовок по предельным состояниям

Глава 9. Проходка туннелей
§ 9-1. Основные принципы и классификация способов проходки туннелей
§ 9-2. Способы проходки туннелей без поперечного расширения
Проходка на полное сечение плоским вертикальным или ступенчатым забоем
Способы уступов
§ 9-3. Способы проходки с поперечным расширением

Глава 10. Разработка пород в забое
§ 10-1. Буровые работы
Электрические бурильные машины
Пневматические бурильные машины
Буры
Борьба с буровой пылью и понизители твердости горных пород
Приспособления для поддержки бурильных машин в забое
Буровые каретки и рамы
Производительность бурения
Компрессорные установки
§ 10-2. Взрывные работы
Эффект взрыва
Взрывчатые вещества и средства взрывания
Способы взрывания
Расположение шпуров в забое
Количество, глубина и диаметр шпуров
§ 10-3. Разработка пород без применения буровзрывных работ
Отбойные молотки
Пневматические лопаты
§ 10-4. Вентиляция при буровзрывных работах

Глава 11. Временные крепи туннелей
§ 11-1. Назначение и разновидности крепей
§ 11-2. Крепежная рама
§ 11-3. Веерная крепь
§ 11-4. Многоугольная крепь
§ 11-5. Арочная крепь
§ 11-6. Анкерная крепь

Глава 12. Уборка породы
§ 12-1. Погрузка породы
Породопогрузочные машины
Туннельные экскаваторы
§ 12-2. Откатка породы
Рельсовый транспорт
Безрельсовый транспорт
Расчеты откатки
§ 12-3. Сменные устройства

Глава 13. Возведение облицовок
§ 13-1. Кружала и опалубка
§ 13-2. Бетонные работы
Бетоноукладочные машины
Организация бетонных работ в туннеле
§ 13-3. Торкретные и шприц-бетонные работы
§ 13-4. Нагнетание раствора за облицовку

Глава 14. Щитовой способ сооружения туннелей и механизированная разработка забоя
§ 14-1. Сущность щитового способа проходки
§ 14-2. Щиты
§ 14-3. Щитовая проходка
Подготовительные работы
Разработка породы и крепление забоя
Погрузка и транспорт породы
Возведение облицовки
Организация и комплексная механизация работ
§ 14-4. Механизированная разработка забоя
Туннельные машины
Механизированные щиты

Глава 15. Специальные способы закрепления пород
§ 15-1. Классификация способов закрепления пород
§ 15-2. Цементация
Сущность способа цементации
Состав цементационных растворов и нагнетание их в скважины
Определение числа цементационных скважин из условия водонепроницаемости
Оборудование для цементации
Проходка туннелей с предварительной цементацией
Цементно-глинистые растворы
§ 15-3. Силикатизация
Сущность способа силикатизации
Оборудование для силикатизации
Производство работ
§ 15-4. Битумизация
Сущность способа битумизации
Производство работ

Глава 16. Организация туннельных работ
§ 16-1. Общие принципы организации туннельных работ
§ 16-2. Цикличность при постройке туннелей
§ 16-3. График производства работ
§ 16-4. Основные мероприятия по организации скоростной проходки туннелей
§ 16-5. Примеры организации и комплексной механизации работ при сооружении туннелей

Приложение
Литература

Предисловие

В нашей стране в крупных масштабах ведется строительство гидротехнических туннелей гидроэлектростанций. В настоящее время строятся шесть ГЭС с туннельной деривацией, из них четыре ГЭС с подземными машинными залами. Общая протяженность возводимых туннелей составляет 50 км, причем длина некоторых туннелей достигает 16—18 км. Среди них есть напорные туннели диаметром 10—11 м.

В связи с решениями XXII съезда КПСС гидроэнергетическое подземное строительство получит дальнейшее развитие. В ближайшем будущем предстоит возвести ряд крупнейших подземных гидроэлектростанций и ГЭС с туннельной деривацией в Сибири, в Средней Азии, Грузии и Армении. Протяженность туннелей большого сечения составит более 100 км.

За последние годы, благодаря рациональной организации работ, применению многомашинного обуривания забоя, мощных породопогрузочных машин и специальных туннельных экскаваторов, большегрузных вагонеток, тяжелых электровозов, автосамосвалов и т. п., во много раз возросли темпы постройки туннелей.

Современные методы проходки туннелей на полное сечение, методом уступов — верхнего и нижнего — вызвали к жизни и соответствующие конструкции временных крепей — многоугольную, арочную, анкерную, обеспечивающих свободное пространство в туннельной выработке и дающих возможность использовать мощное высокопроизводительное оборудование.

Механизированная укладка бетона в облицовку туннелей с помощью бетононасосов и пневматических бетоноукладчиков в соединении с применением передвижной металлической опалубки и вибраторов способствует получению облицовок высокого качества.

Новые конструкции предварительно напряженных облицовок гидротехнических туннелей дают экономически выгодные решения в целом ряде случаев постройки высоконапорных туннелей.

Большие задачи, поставленные XXII съездом перед советскими гидростроителями, требуют дальнейшего улучшения, удешевления и ускорения подземного строительства. На основе изучения опыта отечественного туннелестроения и достижений, имеющихся в строительстве гидротехнических туннелей за рубежом, предстоит разработать и внедрить в практику туннелестроения новые прогрессивные конструкции, более совершенные механизмы, передовые методы производства работ с использованием комплексной механизации и др.

Авторы настоящей книги стремились по возможности полнее охватить круг вопросов современного туннельного дела и изложить самое важное, передовое и прогрессивное из того, что имеется в этой области.

Авторы считают своим долгом выразить глубокую признательность инж. Б.В. Грейцу за многочисленные ценные замечания, сделанные им при рецензировании рукописи, и кандидату техн. наук И.А. Гиршкану за выполненный им большой труд по редактированию книги.