С начала 70-х годов на территории Армении стало бурно развиваться автомобильное и железнодорожное строительство. В связи с горным рельефом местности при трассировке линий потребовалось строительство большого количества искусственных сооружений: тоннелей, мостов, труб под насыпями. Так, только на железнодорожной линии Иджеван-Раздан протяженностью 61,3 км, построенной в 1972-84 годах, было сооружено 16,4 км тоннелей, что составило 26,6 процента протяженности трассы.
Железная дорога была запроектирована институтом Армгипротранс (директор В.К.Дандуров, ГИП дороги Р.А.Еганов, начальник отдела метро и тоннелей А.С.Курисько, ГИП по тоннелям Д.Н.Арутюнов). Строилась линия силами ТО-8 (нач.А.А.Позоев, гл.инж.В.С.Айдинян), СМУ-160 (нач. Ж.Б.Аванесян, гл. инж. К.Г.Адамян), ТО-17 (нач. Г.Б.Хачатрян, гл.инж. В.П.Абрамчук), ТО-23 (нач.Э.А.Карапетян, гл.инж. В.Сидоров, В.Г.Карапетян) входящих в состав Армтоннельстроя (нач-ки Л.А. Арутюнов и Э.А.Карапетян, гл.инж.Д.Б.Рзянкин).
В качестве субподрядчиков в отдельных забоях принимали участие подразделения; Арпа-Севанстрой (участок Меградзорского тоннеля), ЗакСУ «Гидроспецстрой» (Дилижанские тоннели №1 и № 2), «Киевметрострой» (Дилижанский тоннель № 3), «Тбилметрострой» (Дилижанский тоннель № 4).
На ж/д линии Иджеван-Раздан было построено 7 тоннелей: Иджеванский длиной 2960 м, Ахкихлинский – 997 м, группа дилижанских тоннелей общей длиной 3768 м, в том числе тоннель № 1 – 1440 м, тоннель № 2 – 638 м, тоннель № 3 – 1390 м, тоннель № 4 – 300 м, Меградзорский тоннель – 8311 м (рис.1).
Иджеванский тоннель (рис.2-6), длиной 2960 м, как и все тоннели на линии запроектирован однопутным. Тип обделок принят по «Типовому проекту обделок однопутных железнодорожных тоннелей из моно¬литного бетона». Сечение тоннеля составляет 48,3 м2.
Исходя из того, что коэффициент крепости пород не превышал 4-6 по шкале проф.Протодьяконова в мергелистых известняках, чередовавшихся с песчаниками, сооружение тоннеля велось методом нижнего уступа. Сначала на всю длину проходилась калотта и во вторую очередь подводились стены. Свод и стены сооружались из бетона М200. Для возможности применения высокопроизводительной техники (породопогрузочных машин ПНБ-ЗК, бурильных установок СБУ-2К, бетоноукладчиков ПБУ-5А, безрельсового транспорта) до начала проходки было принято решение провести ряд организационно-техниче¬ских мероприятий, в том числе:
а) площадь разработки калоттного профиля была увеличена с 19,84 до 25,84 м2;
б) в сводовой части устраивались выносные пяты, с помощью которых на ряде участков удавалось произвести разработку нижнего уступа сплошным забоем.
Проходка осуществлялась по четырехзабойной схеме: два забоя со стороны Южного и Северного порталов и два забоя из подходной штольни, сооруженной проходческим комбайном 4ППР2.
Разработка пород в основном тоннеле производилась буро-взрывным способом. Попытка применения комбайна при проходке калоттного профиля не увенчалась успехом из-за большой вязкости пород и недостаточной мощности комбайна. При ведении работ взрывным способом в сотрудничестве с ЦНИИСом Минтрасстроя удалось внедрить ряд предложений, направленных на повышение коэффициента использования шпуров и уменьшение процента переборов. К таким мероприятиям мож¬но отнести зарядку шпуров гранулированным ВВ с помощью специаль¬ной установки, гидрозабойки шпуров капсулами, заполненными водой, вместо пыжей из глины с песком, на ряде участков внедрено гладкое взрывание.
В результате переборы были уменьшены до 4 процентов, а КИШ составил 0,98.
При бетонировании применялась передвижная опалубка на рель¬совом ходу конструкции гл.механика ТО-17 Б.Хечикяна длиной 6 м с механическими приспособлениями для монтажа и демонтажа опалубки. Скорость бетонирования составляла порядка 100 м в месяц.
Временное крепление устраивалось из металлических арок 1 22-24. Шаг крепления 1-1,5 м. Временное крепление устраивалось с под¬мостей, смонтированных на породопогрузочной машине. На некоторых участках временное крепление состояло из клино-щелевых анкеров с сеткой. Несмотря на то, что вентиляция тоннеля осуществлялась с применением воздуховода из металлических труб диаметром 1000мм вентиляторами ВНСН-16 (Болгария, производительностью 1650 м3/мин), многозабойная схема проходки и отсутствие надежных нейтрализаторов отработанных газов автомашин привело к принятию решения о бурении вертикальных скважин d=600 мм по трассе тоннеля с установкой на каждой скважине паке¬тов вентиляторов “Проходка-500”. Эта мера сняла все вопросы по получению достаточного для нормальной работы забоя свежего воздуха в тоннеле. К счастью, рельеф местности и городская застройка не помешали осуществлению этого мероприятия (тоннель расположен в нагорной части г.Иджевана).
В целом следует отметить, что тоннель был построен на доста¬точно высоком техническом уровне.
Ахкихлинский тоннель длиной 997м. Порталы тоннеля расположены недалеко от русла реки Агстев. Тоннель безводный. Скальные грунты в ряде мест чередовались с пластами бурого угля. Расположение оси тоннеля определило двухзабойную схему организации работ. В каж¬дом из забоев был применен способ опертого свода. Все парамет¬ры тоннеля (конструкция обделки и организация работ) совпадают с Иджеванским тоннелем.
Группа Дилижанских тоннелей длиной 3768 м (1440 + 638 + 1390 + 300м).
1-й, 2-й и 3-й тоннели расположены в непосредственной близости от поймы реки Агстев в неблагоприятных горно-геологических условиях. Глинистые сланцы крепостью f 2-4 крайне вывалоопасны и склонны к пучению. Эти свойства характерны для пород так называемой Дилижанской свиты. Поскольку большая часть г.Дилижана подвержена оползням, на изучение этого явления была направлена деятельность геологического управления республики еще до решения прокладки участка железной дороги в черте города Дилижана. Исследования были продолжены и в ходе проектирования и строительства: велись визуальные и инструментальные наблюдения за поведением тоннельной обделки на сооруженных участках и склонов на подходах к тоннелям. Систематически измерялось горное давление, которое доходило до 150 т/м2, что обусловило переход в тоннелях 1 и 3 с монолитной обделки, предусмотренной в проекте, на кольцевую – чугунную и железобетонную. Были применены тюбинги, используемые при сооружении станционных тоннелей Ереванского метрополитена d = 8,5 м.
Исключение составил тоннель №2, построенный к моменту принятия решения из монолитного бетона. Было запроектировано усиление из двутавров широкополочных №27 в виде арок, смонтированных по внутреннему очертанию бетонной обделки, т.е. была создана замкнутая ж/б конструкция. Арки устанавливались через 0,5 м друг от друга и раскреплялись глубинными анкерами в породу. Длина преднапряженного анкера 6-7 м. Всего было установлено 700 анкеров d = 40 мм. Бурение производилось станком ”Бауэр”. После установки анкера скважина цементировалась. В результате установки металлического усиления обделки и глубинных анкеров на момент пус¬ка тоннеля явления трещинообразования обделки и отклонения оси от проектного положения прекратились. Было также предотвращено сужение габарита тоннеля.
Однако в силу ряда обстоятельств в настоящее время линия не эксплуатируется и нет систематического и квалифицированного наблюдения за поведением обделки. Хотя предположения о возможном спол¬зании дилижанских тоннелей в пойму реки Агстев до сих пор не опровергнуты, считаю, что учитывая общую тенденцию к оползневым явлениям района г.Дилижана, вопрос этот должен быть постоянно в центре внимания Ар¬мянской железной дороги.
Меградзорский тоннель (рис.7-14) длиной 8311 м – седьмой на ж/д линии Иджеван-Раздан. Тоннель расположен на прямом участке, профиль его двухскатный с максимальным уклоном 26 %. Сечение 45,3 м2. По проекту обделка была принята из монолитного бетона М200. Геоло¬гические условия проходки тоннеля позволили соорудить большую его часть на полный профиль. Впервые в практике тоннельного строительства на территории бывшего СССР постоянная обделка из монолитного бетона на длине 700 м была заменена на торкрет-бетон с анкерами на пластрастворе.
Параллельно тоннелю на расстоянии 20 м была пройдена транспортная штольня многоцелевого назначения:
1. Штольня проходилась с опережением основного забоя и давала возможность уточнять геологическую структуру массива.
2. Штольня использовалась для расширения фронта проходческих и бетонных работ, для чего примерно через 600-700 м делались сбой¬ки с основным тоннелем. Всего таких сбоек было пройдено 13. Сбойки использовались как для транспортировки грузов в обоих направлениях, так и для целей вентиляции. В части из них были смонтированы вен¬тиляторы В0МД, а часть замурована.
3. По проекту штольня используется для трубной вентиляции проходческих забоев, т.к. для вентиляции при эксплуатации тоннеля с поверхности должна была быть пройдена вентиляционная шахта в помощь вентустановкам, монтируемым в венткамерах у порталов.
В 1989 г. руководство МПС и ЗКВ ж/д пришли к выводу о нецеле-сообразности строительства шахты, а для вентиляции тоннеля при эксплуатации решено было пройти дополнительно 600 м штольни и сбить ее с Северным порталом.
В результате этого решения планировалось перевести тоннель на беструбную вентиляцию, где роль подающего воздуховода отводи¬лась пройденной насквозь транспортной штольне. Без проведения этого мероприятия загрязняется тоннельная атмосфера при следова¬нии поездов даже с электровозной тягой «от взаимодействия колодок, изготовляемых из композиционных материалов, с колесными парами».
Внезапное прекращение финансирования тоннельных работ оста¬вило незавершенной проходку транспортной штольни по длине Меградзорского тоннеля с устройством постоянной обделки на всем ее протяжении, с установкой в рассечках вентиляторов (по расчету), запуском и проверкой эффективности их работы.
Кроме того, осталось незавершенным оборудование штольни постоянными обустройствами: водоводом, освещением, у.к. путями, также автоматизация пожаротушения (по всем тоннелям).
Механизация работ. При проходке на полный профиль однопут¬ного тоннеля использовался буровой агрегат ПБА-1, который представляет собой трехъярусную пространственную металлоконструкцию с размещением на ней бурильных установок ЕУ-1. Так, на Меградзсрском тоннеле на втором ярусе была установлена дополнительная бу¬ровая установка, и число БУ было доведено до семи.
Буровой агрегат самоходный на рельсовом ходу с колеей 5100 мм. На среднем ярусе установлен также станок НКР-100 для бурения средней незаряжаемой скважины d = 105 мм.
Основные данные:
Наибольшая высота бурения – 9,5 м
Ширина забоя обуриваемого с одной установки – 6,6-7,2 м
Наибольшая глубина шпура – 4,0 м
Тип ходовой части – колесно-рельсовый
Мощность привода – 21 л.с.
На заключительном этапе работ потребовалось использование бурового агрегата марки ПБА-2, который проходил испытание на Меградзорском тоннеле (изготовлен на Московском механическом заводе в единственном экземпляре).
Погрузка породы выполнялась породопогрузочной машиной ПНБ-3К (впоследствии замененной На ПНБ-3Д). Вывоз породы осуществлялся проходческими вагонами ВПК-7 и ВПК-10. Проходческий вагон предназначен для непрерывного приема, накопления, транспортирования и разгрузки породы при помощи вагонного транспортера.
Удобство пользования вагоном типа ВПК состоит в том, что конструкция вагона исключает необходимость обмена вагонеток в процессе уборки породы. Полная емкость вагона ВПК-7 – 7 м3 (10м3), длина 8300, ширина 1350, высота 1650 мм, вес 9750 кг. Такие вагоны хорошо обеспечивают доставку породы от забоя до отвала на припортальных участках сооружаемого тоннеля. При этом вагон вывозится электровозом по рельсовому пути на предельно возможное расстояние. Место разгрузки по мере накопления породы под отвальной эстакадой расчищается бульдозером с последующим вывозом в отвал. Поскольку схема сооружения протяженного тоннеля была многозабой¬ной, то в некоторых забоях применялся специальный автопоезд Могилевского завода МОАЗ-64011-9585, оборудованный нейтрализатором для очистки выхлопных газов.
Технические характеристики:
– Грузоподъемность 20000 кг
– Объем кузова 11 м3
– Полный вес с грузом 38 т
– Мощность двигателя 200 л.с.
– Длина 8350 мм
– Ширина 2850 мм
– Всота 2250 мм
– Скорость движения по выработкам – 12 км/час Бетонные работы были организованы по следующей схеме:
– приготовление бетона на заводах марки СБ-70, С-780, смонтированных у порталов;
– перевозка бетона в смесителях типа Скрю-крит с подачей за опалубку без перегруза.
В 80-х годах на Московском механическом заводе были освоены миксеры на рельсовом ходу с емкостью барабана 3 м3, которые успешно прошли испытание на тоннеле. В начале освоения бетонных работ на полный профиль применялась тюбинговая опалубка ИО-18, однако в дальнейшем она была заменена на более эффективную японского про¬изводства Сага-кегё. Подача бетона за опалубку производилась из миксеров на рельсовом ходу, а вибрация – при помощи вибраторов, смонтированных на поверхности опалубки.
Большое количество одновременно работающих забоев по тоннелю и по штольне требовало использования соответствующего количества механизированных комплексов. Кроме буровых рам ПБА-1 и ПБА-2 в от¬дельных забоях применялись автоматизированные бурильные установки «Фурукава», «Тамрок», «Максиматик». Их применение диктовалось горногеологическими условиями, а также габаритами выработок и характеристиками агрегатов.
Некоторые данные по ведению буро-взрывных работ на тоннеле приводятся в таблице 1.
Таблица 1
| Показатели | Транспорто– дренажная штольня | Меградзорский тоннель |
| Характеристика пород | Туфобрекчии сильно трещиноватые | Гранодиориты сильно трещиноватые f = 7-9 |
| Сечение выработки, м2 | 18,2 | 48 |
| Способ производства работ | БВР | БВР |
| Количество шпуров на забой | 44 | 135 |
| Объем породы за цикл | 22 | 149 |
Таблица 2
Виды крепления
|
Показатели |
Транспортно– дренажная штольня |
Меградзорски! тоннель |
|
Временное крпеление |
Арочно-анкерная крепь |
Арочно-анкерная крепь, анкерная с сеткой, арочная с затяжкой досками |
|
Постоянное крепление |
Торкрет-бетон |
Монолитный бетон марки 200, набрызг-бетон |
| Скорость проходки, м/мес |
60, макс. 90 |
70 |
Организация работ достаточно подробно освещена в информационном научно-техническом сборнике “Метрострой” № 6 от 1976г.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Строительство тоннелей на линии Иджеван-Раздан в основном со¬впало по времени с повышенным интересом к подземному строительству на всей территории бывшего СССР. Одновременно строилась Байкало-Амурская магистраль. Министерство транспортного строительства организовывало опытные участки на тоннелях И-Р. с дальнейшим применением опыта строительства на тоннелях БАМа. С другой стороны, “Бамтоннельстрой” (начальник В.А-Б.Бессолов) ока¬зывал всяческое содействие строительству вплоть до поставок на Меградзорский тоннель импортного оборудования и испытания его в условиях, близких к БАМовским.
Необыкновенно плодотворным было сотрудничество “Армтоннельстроя” с ЦНИИСом Минтрансстроя СССР (зам.дир. Г.Д. Хасхачик, дир. НИЦ ЦНИИС В.Е.Меркин) и другими научно-исследовательскими и про¬ектными институтами стран СНГ.
Следует отметить факт придания статуса базовых объектам Главтоннельметростроя на линии Иджеван-Раэдан для отработки новых механизмов и технологий с целью дальнейшего применения их при строительст¬ве тоннелей на БАМе.
Из совместных работ с ЦНИИСом наиболее значимыми были:
– применение сталеполимерных анкеров (СПА), которые сменили клино-щелевые и ж/б анкеры на Меградзорском тоннеле. СПА свободны от недостатков ранее применяемых анкеров. СПА уже через 15 минут после установки могут включаться в совместную работу с грунтом, обеспечивая несущую способность 140 кН;
– исследования по применению бетонов на природных пористых материалах совместно с АрмНИИСС и Грузинским политехническим ин¬ститутом. Использовались легкие бетоны в основном на Ахкихлинском тоннеле (бетоны на туфах Агавнатунского месторождения), Меградзор¬ском тоннеле (литоидная пемза Джраберского месторождения) и др.;
– в сложных условиях второго Дилижанского ж/д тоннеля несущая способность обделки была обеспечена применением анкерно-арочной системы. Были установлены анкеры длиной 6 м в горизонтальном поясе обделки на уровне стыка свода со стенами под углом друг к другу с помощью переоборудованного под габарит тоннеля (укороченная стре¬ла) бурового оборудования анкерного крепления для стенок котлова¬на (Бауэр, ФРГ);
– впервые в практике строительства ж/д тоннелей в СССР была возведена комбинированная анкерно-набрызгбетонная крепь на длине 703 м. Были подобраны составы на местных материалах, проводились наблюдения за напряженно-деформированным состоянием обделки.
В качестве основного оборудования на строительстве применялись два комплекта механизированного возведения обделки из набрызг-бетона с использованием машины фирмы “Алива” (Швейцария):
– с целью выявления неожиданных ухудшений породных условий ЦНИИСом совместно с Армтоннельстроем была применена опережающая электроразведка из транспортно-дренажной штольни;
– Усовершенствование организации работ при многозабойной схе¬ме сооружения протяженных тоннелей буро-взрывным способом (вентиля¬ция, откатка, временное и постоянное крепления).
Огромный труд, вложенный в строительство линии, в настоящее время остался невостребованным. Важно не допустить разбазаривания тоннельного и других сооружений.
Думаю, что придет время, когда эта уникальная дорога будет использована по прямому назначению.
Бывший начальник “Армтоннельстроя”
Э.А.Карапетян