ТОННЕЛЬ (а. tunnel; н. Tunnel; ф. tunnel, galerie, souterrain; и. tunel) — протяжённое подземное (подводное) сооружение для транспортных целей, прокладки инженерных коммуникаций и т.п. По назначению тоннели подразделяют на транспортные (см. ), пешеходные (см. ), гидротехнические (см. ), коммунальные (канализационные, кабельные, коллекторные, для тепло- и газоснабжения и др.), горнопромышленные (для удаления породы и руды , вентиляционные, дренажные) и специальные (оборонного назначения, для проведения научных исследований). Тоннели отличаются длиной (от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров), формой и размерами поперечного сечения, глубиной заложения (от нескольких метров до нескольких километров), конструкциями, способом строительства, условиями эксплуатации и пр. (см. Автодорожный тоннель , Железнодорожный тоннель , Подводный тоннель , Метрополитен , ).

Тоннели начали строить в глубокой древности. В 2180 до н.э. в Вавилоне под р. Евфрат был построен пешеходный тоннель длиной 920 м. В 700 до н.э. на остров Самос в Эгейском море построили тоннели для водоснабжения длиной 1600 м. С конца 17 века началось строительство судоходных, в середины 19 века — железнодорожных, а в начале 20 века — автодорожных тоннелей; первый метрополитен был введён в эксплуатацию в Лондоне в 1863. За 1900-80 в мире построено около 1 млн. км тоннелей различного назначения; из общего объёма примерно 60% составляют гидротехнические и коммунальные тоннели и 40% — транспортные. За этот период скорости проходки тоннелей возросли в среднем в 90 раз, а с 1980 по 1987 — в два раза. По прогнозам, к 2000 предстоит построить ещё около 1 млн. км тоннелей, в дальнейшем объёмы тоннельного строительства каждые 10 лет будут удваиваться.

С развитием техники тоннелестроения увеличиваются длина и размеры поперечного сечения тоннелей. В 1987 в мире насчитывалось около 30 тоннелей длиной более 10 км; получают распространение двух- и трёхъярусные транспортные тоннели площадью поперечного сечения 120-150 м 2 и более. Например, в г. Сиэтл () построен крупный двухъярусный тоннель наружным диаметром 24,4 м, который вмещает две проезжие части в разных уровнях, отсек для велосипедистов и пешеходов, а также вентиляционные каналы (рис. 1).

Значительные затраты на строительство тоннелей (стоимость строительства 1 км транспортных тоннелей 10-30 млн. руб.) окупаются за счёт улучшения транспортных связей, решения энергетических проблем, упорядочения систем городского хозяйства, преобразования и охраны окружающей среды .

Ежегодно в CCCP вводятся в эксплуатацию более 50 км гидротехнических и коммунальных тоннелей, десятки километров тоннелей метрополитена, горнопромышленных тоннелей и др. Значительны масштабы строительства тоннелей и за рубежом. Начато строительство подводных тоннелей под проливом Ла-Манш протяжённостью около 50 км (проектная стоимость 2,3 млрд. фунтов стерлингов). Планируется создание крупных подводных тоннелей под проливом Босфор (12 км), Гибралтар (50 км), под Ботническим заливом (22 км) и др. Разработаны проекты четырёх базисных железнодорожных тоннелей в Альпах длиной от 49 до 60 км (табл.).

Назначение, место расположения тоннелей, его длина и глубина заложения, очертание в плане и профиле, форма и размеры поперечного сечения обусловлены топографическими, климатическими и инженерно-геологическими условиями, способом строительства, а также экономическими и экологическими соображениями.

Для обоснованного проектирования и строительства тоннелей проводят инженерные изыскания и исследования, в которых наряду с традиционными методами (бурение скважин, проходка разведочных выработок) используют геофизическую разведку, гравиметрическую и эманационную съёмки, а для крупных тоннелей — космическую аэрофотосъёмку с большой разрешающей способностью. Стоимость производства инженерно-геологических изысканий и исследований до 3-5% стоимости строительства.

Строительство тоннелей в зависимости от места их расположения, глубины заложения и инженерно-геологических условий осуществляют горным, щитовым или открытым способами; в ряде случаев применяют способ продавливания, опускных секций и специальные способы работ (см. Подземное строительство).

Для погрузки и транспортирования горной массы используют мощные породопогрузочные машины непрерывного действия (техническая производительность до 360 м 3 /ч), тоннельные экскаваторы с ковшами вместимостью до 2-3 м 3 , большегрузные думперы и самоходные вагоны (вместимость до 10 м 3 и более) на пневмоколёсном и рельсовом ходу, конвейерный и трубопроводный транспорт . Для временного крепления тоннельных выработок применяют арочную, анкерную (см. ) и набрызг-бетонную контурную крепь. В нарушенных и слабоустойчивых породах эффективна опережающая крепь в виде экранов из труб диаметром 200-300 мм, установленных в скважинах, пробурённых по контуру будущей выработки, или бетонных сводов, устроенных путём бетонирования опережающей контурной щели шириной 12-15 см. Проходку тоннелей при горном способе осуществляют сплошным или ступенчатым забоем с возведением постоянной обделки в передвижной опалубке (см. ). Бетонную смесь подают в тоннели в автобетоносмесителях и укладывают за опалубку бетононасосами или пневмонагнетателями. Созданы специальные бетонные поезда, включающие вагоны с бункерами для цемента и заполнителей, платформы с бетоносмесителями, ленточные конвейеры и др. Управление работой установок осуществляется посредством ЭВМ. В некоторых скальных породах с затухающей ползучестью широко применяют т.н. новый австрийский способ проходки с разработкой в первую очередь периферийной части выработки и быстрым закреплением её контура гибкой оболочкой из набрызг-бетона и анкеров. После стабилизации породного массива разрабатывают центральную часть выработки и возводят обделку из набрызг-бетона или монолитного бетона.

Щитовой способ работ применяют главным образом в мягких и слабых породах. Для проходки в мягких породах предназначены механизированные щиты с рабочими органами сплошного (роторного, планетарного) или изибрательного (фрезерующего, экскаваторного) действия и др. Применение механизированного щита роторного действия на строительстве тоннелей диаметром 5,6 м Ленинградского метрополитена в плотных глинах обеспечило рекордные скорости проходки — 1250 м/мес. В несвязных грунтах естественной влажности применяют механизированные щиты с горизонтальными рассекающими полками и челюстными погрузчиками, а в слабых водонасыщенных грунтах (рис. 2) — щиты с призабойными пригрузочными камерами, заполненными под давлением сжатым воздухом, водой или глинистым раствором (бентонитовой суспензией); созданы также щиты с грунтовым и шламовым пригрузом.

Для нормального функционирования транспортных и коллекторных тоннелей их оборудуют эксплуатационными системами вентиляции (см. Вентиляция тоннелей), освещения, водоотвода , а в транспортных тоннелях предусматривают средства тушения пожаров и предотвращения их возникновения, а также устройства, способствующие безопасности движения транспортных средств. Стоимость эксплуатационного оборудования транспортных тоннелей до 30% стоимости их строительства.

Прогресс в областях тоннелестроения обусловливает необходимость увеличения темпов, снижение трудоёмкости и стоимости строительства. Для этого необходимо обеспечить: достоверный прогноз инженерно-геологических условий по трассе тоннелей, стандартизацию и унификацию форм и размеров поперечного сечения тоннелей различного назначения, а также тоннельных конструкций; создание индустриальных и экономичных обделок и крепей с использованием традиционных и новых конструкционных материалов; разработку и внедрение систем автоматизированного проектирования тоннелей; совершенствование технологии тоннельного строительства на базе комплексной механизации и роботизации всех горнопроходческих операций и др.

Способ сплошного забоя (раскрытие на полный профиль).Когда забой раскрывается сразу на всю площадь сечения, забой большой и примин-ся специальная проходческая техника: самоходные бурильные установки, буровые рамы. БВР, кол-во шпуров достигает 100 и более штук, взрывается за один раз от 100 до 600 кг взрывчатки. Рекомендовано применять контурное взрывание,различ две сх контурного взрывания: 1.последующего оконтуривания, когда взрываются врубовые, отбойные и затем контурные шпуры. 2.предварительное щелеобразование. Когда контурные шпуры взрываются вместе с врубовыми либо даже опережают. Шпуры бурят длинной 4-5 м. Временная крепь исп-ся:набрызг-бетонна, анкера. Достоинства: простая организация работ.

Постоянная крепь, как правило, возводится с отставанием от забоя, на расстоянии 5-10 м. Для того чтобы возвести элемент постоянной крепи используют специальные опалубки – передвижные скользящие либо инвентарные т.е. сборно-разборные. Итог: простота орг работ; исп-ся мощное высокопроизводительное оборудование (молотки, бурильные установки), порода грузится экскаваторами либо высоко производительными машинами типа ПНБ, ПД, ПТ, крепь: монолитная ж\б крепь(р-р подается по бетононасосу). Недостатки: взрывается за один раз большое кол-во вв, большой эффект сотрясания массива;несколько повышена опасность ведения работ, поскольку раскрывается очень большая площадь боковой поверхности, несчастные случаи, травматизм.

Уступный способ. Способ применяют в крупных тоннелях площадью сечения более 120-130 м и высотой более 10 м в основном в крепких скальных породах с коэффициентом крепости f> 4.

Отличие уступного способа от способа сплошного забоя со­стоит в разделении сечения тоннеля на две части, каждую из которых разрабатывают своим забоем, на различных высотных отметках и в раз­ное время.

Существуют два варианта уступного способа: верхнего уступа и ниж­него уступа. Оба варианта ориентированы на производство буровзрывных работ.

Вариант нижнего уступа можно применять в менее благоприятных горно-геологических условиях: в породах средней крепости и трещинова­тых.

Вариант верхнего уступа. При использовании этого варианта сначала разрабатывают нижнюю часть сечения, а затем с некоторым отставанием ведут разработку верхнего уступа. Нижнюю часть разрабатывают как обычный тоннель методом сплошного забоя с использованием буро­взрывной технологии. Верхний уступ обуривают легкими перфораторами с буровых подмостей или с отвала породы, получаемой от разработки верхнего уступа.

Вариант имеет весьма ограниченное применение из-за ряда технологи­ческих недостатков и сравнительно узкого диапазона горно-геологичес­ких условий, в которых возможно и целесообразно его использование. Наиболее важным условием является минимальное применение или пол­ный отказ от временной крепи в кровле нижней части сечения.

Вариант нижнего уступа. Этот вариант широко распространен в практике тоннелестроения, особенно для тоннелей больших сечения и высоты и значительной протяженности. Кроме того, как указывалось вы­ше, его применение допустимо даже в трещиноватых породах средней крепости в связи с возможностью и простотой использования надежных конструкций временной крепи.

В варианте нижнего уступа сначала разрабатывают верхнюю подсводовую часть сечения тоннеля. Границу между верхней и нижней частями устанавливают обычно на линии пят свода. В первую очередь на всю длину тоннеля проводят верхнюю часть (калотту). Ее проводят как самостоятельный тоннель способом сплошного забоя с при­менением буровзрывных работ и, как правило, временной крепи. С отста­ванием возводят бетонную крепь свода, включая опорные (выносные) пя­ты.

Разработку нижней части тоннеля осуществляют в один, редко в два уступа. В породах с f= 12 высота уступа не должна пре­вышать 10 м, а в породах с f< 12 высоту уступа принимают не более 5 м. Ограничение высоты уступа обусловлено требованием устойчивости по­род в нем и стенах тоннеля. Угол наклона уступа к горизонту составляет

76-78° и не должен превышать 80°.

Породы в нижнем уступе разрушают с использованием БВР с нисхо­дящим расположением скважин. Такая технология имеет много общего с разработкой уступов на открытых работах. Применение горизонтальных шпуров может иметь место только при небольшой высоте уступа или при криволинейном очертании стен. Диаметр скважин принимают от 60 до 105 мм в зависимости от высоты уступа. Скважины бурят с почвы прой­денной верхней части тоннеля. Угол их наклона соответствует углу на­клона уступа. Скважины располагают рядами. При заряжании и после­дующем взрывании формируется вруб для повышения эффективности разрушения уступа. Наиболее распространенными врубами являются кли­новой и трапециевидный. Возможно и безврубовое взрывание.

Выбор типа вруба зависит от крепости породы и ее трещиноватости. Клиновой и трапециевидный врубы применяют в крепких и весьма креп­ких породах, без врубовое взрывание - в породах средней крепости.

При взрывании в нижнем уступе большое значение имеет получение ровной поверхности стен и минимальное разрушение приконтурной зоны от взрывания бортовых скважин. С этой целью применяют прием ведения взрывных работ, называемый способом предварительного откола. Суть его сводится к следующему: бортовые скважины в уступе бурят с боль­шим сгущением, чем в центральной части. Расстояние между скважинами в зависимости от крепости пород уменьшают до 0,3-0,4 м (для сравнения: в центральной части оно достигает 0,9-1,1 м). Образуется так называемая «строчка предварительного откола». Скважины в «строчке» заряжают низкобризантным ВВ (например ПЖВ-20) с низкой концентрацией заря­да. В комплекте скважин в первую очередь взрывают заряды в «строчках предварительного откола», в результате чего образуются трещины между скважинами и формируется, в конечном итоге, плоскость предваритель­ного откола. Во вторую очередь взрывают заряды во врубовых скважинах и комплект в целом. Такой прием позволяет получить практически ров­ные стены с минимальным воздействием взрыва на массив.

Вариант нижнего уступа, даже при двухстадийном исполнении имеет широкое применение в силу ряда существенных преимуществ:- небольшие размеры буровых рам, используемых в верхней части забоя, их сравнительно небольшая стоимость;- возможность применения эффективных конструкций временной кре­пи в верхней части забоя, что значительно расширяет область при­менения способа;- безопасность работ в нижнем уступе, так как их проводят под воз­веденным бетонным сводом.

Главным недостатком способа является двухстадийное проведение ра­бот и в связи с этим увеличение продолжительности строительства тон­неля в целом на 30-50 %. Но это обстоятельство компенсируется высокой скоростью разработки нижнего уступа, примерно в 2-2,5 раза превы­шающей скорость разработки верхней части забоя.

Способ бокового уступа: когда пролет выр-ки начиная уже с 7;12 м, целесообразно делить забой на два уступа. В начале проходится одна часть тоннеля, затем вторая.

Способ ступенчатого забоя. Этот способ является, в известной степени, вариантом спо­соба нижнего уступа. Разбивку забоя проводят аналогично способу нижнего уступа. Однако при способе ступенчатого забоя осу­ществляют не последовательное, а одновременное проведение верхней части тоннеля и уступа. Такая схема, по сравнению со схемой нижнего уступа, позволяет значительно сократить сроки строительства тоннеля и приблизить их к срокам, обеспечиваемым способом сплошного забоя.

Способ заключается в следующем. Сечение тоннеля высотой 8 м или более разбивают на 2-4 ступени (ярусы, уступы) и разработку забоя рас­тягивают по длине, причем подвигание каждой нижерасположенной сту­пени ведут с отставанием по длине (на 30-80 м) от разработки ступени, расположенной выше. Подвигание ступенчатого забоя вперед осуществляют одновременно на каждой ступени, причем переход от сту­пени к ступени выполнен в виде наклонного съезда в середине уступа или поочередно сбоку у стены. Съезд выполняют с уклоном 12-14°, позво­ляющим передвигаться по нему самоходному оборудованию на пневмо-колесном или гусеничном ходу, а также порожнему автотранспорту при подъеме вверх. Через каждые 100-200 м съезды срабатывают и делают заново. На каждой ступени разработку забоя ведут сплошным сечением. Взрывы на всех ступенях производят одновременно, скважины в уступах бурят вертикальные или горизонтальные. Породу с каждой ступени вывозят по тоннелю на поверхность или сбрасывают у нижнего уступа, где ра­ботает наиболее мощный экскаватор.

В отличие от способа сплошного забоя в данном случае плоскость за­боя растянута по длине и имеет не вертикальную, а ступенчатую форму. Достоинства способа нижнего уступа, отмеченные выше, сохраняются, а главный недостаток - удлинение сроков строительства – устраняется.

3. Понятие опасного производственного объекта .

Опасный производственный объект - производственный объект (предприятие, цех, участок, площадка, а так же иной производственный объект), представляющие потенциальную опасность жизни и здоровью людей, их имуществу, природной среде, которая может реализоваться в случае аварии.

Составляющие ОПО – участки, устройства, цехи, хранилища или другие составляющие (составные части), объединяющие технические устройства или их совокупность по технологическому или административному признаку и входящие в состав ОПО.

Идентификация ОПО - отнесение объекта в составе организации по определенным признакам к категории опасного производственного объекта и определение его типа. Цели идентификации - выявление признаков опасности, характерных для производственного объекта, отнесение объекта к определенной категории промышленной опасности и определение типа объекта по страховому признаку. Результаты идентификации ОПО используются при регистрации объектов в Государственном реестре ОПО и при заключении договоров страхования риска ответственности.

Опасные производственные объекты подлежат учету путем регистрации в Государственном реестре. Регистрация объекта в Государственном реестре- занесение в банк данных Государственного реестра сведений о действующих объектах, внесение в банк данных необходимых изменений, анализ и хранение систематизированной информации о зарегистрированных объектах и организациях, эксплуатирующих эти объекты. Регистрация объектов повышенной опасности является неотъемлемым элементом системы промышленной безопасности, без которого невозможно нормальное функционирование системы. Регистрация производится с целью:

Присвоения объекту статуса промышленного объекта повышенной опасности, влекущего предъявление к этому объекту требований промышленной безопасности

Постановки на учет ОПО с последующим надзором за соблюдением требований промышленной безопасности организации промышленного надзора

Системного анализа состояния промышленной безопасности на зарегистрированных объектах и в организациях, эксплуатирующих эти объекты, для принятия на их основе управленческих решений и нормативных актов

Предоставления информации об опасных производственных объектов и организациях, эксплуатирующих объекты, органам государственной власти и управления, а так же заинтересованным организациям.