Загальні положення про спеціальні способи спорудження тунелів
У практиці тунельного будівництва великий обсяг робіт доводиться вести у складних інженерно-геологічних умовах. Ступінь складності інженерно-геологічних умов в основному визначається водонасиченістю ґрунтів та їх стійкістю при розкритті виробітку.
Найбільш складні умови виникають при будівництві тунелів у нестійких водоносних ґрунтах типу пливунів або в м'яких пластичних глинах, коли неможливо оголити вироблення навіть на незначній площі. У цих умовах навіть застосування як кріплення прохідницького щита не в змозі забезпечити стійкість вибою та належну безпеку ведення прохідницьких робіт. Ще більшою мірою ускладнює завдання проходка в таких ґрунтах тунелів дрібного закладення в безпосередній близькості від фундаментів будівель та споруд, мережі підземних комунікацій, дна водотоків, при перетині ліній залізниць або автомобільних доріг тощо.
У цих умовах прохідка тунелю може спричинити зрушення навколишнього вироблення ґрунтового масиву, опади поверхні землі і, як наслідок, деформації будівель та споруд, залізничної колії та автодорожнього полотна, виведення з ладу підземних комунікацій та інші порушення нормального життя міста. Все це в багатьох випадках при будівництві тунелів у складних геологічних і гідрогеологічних умовах призводить до необхідності виконання різноманітних заходів та технічних прийомів, що здійснюються або до початку або в процесі спорудження тунелю. Сукупність таких заходів та технологічних прийомів становить основуспеціальних способів спорудження тунелів.
Спеціальні способи спорудження тунелів можна поділити на три групи.
До першої групи відносяться способи перетину водоносних ґрунтів зі зміною їх фізико-механічних властивостей на період виконання робіт із спорудження тунелю: спорудження тунелів у штучно заморожених ґрунтах; спорудження тунелів зі штучним водозниженням; спорудження тунелів під стисненим повітрям (кесонна проходка).
До другої групи належать способи перетину водонасичених ґрунтів із попередньою зміною їх фізико-механічних властивостей на тривалий період будівництва та експлуатації – спорудження тунелів із попереднім тампонуванням ґрунтів.
Третю групу складають способи перетину нестійких або водоносних ґрунтів із застосуванням спеціального обладнання та особливої технології робіт без будь-яких змін їх фізико-хімічних чи механічних властивостей – спорудження тунелів продавлюванням тунельних секцій чи елементів збірної обробки.
У деяких випадках інженерно-геологічні умови диктують необхідність поєднання кількох способів, наприклад, поєднання кесонного способу з водозниженням, водозниження зі штучним заморожуванням ґрунту, способу продавлювання з тампонуванням ґрунту і т.д.