Аварии в подземном строительстве. Обрушения горных пород. Часть 2

Аварии в подземном строительстве. Часть 1

ТУННЕЛЬ ФУКУОКА, ЯПОНИЯ

В японском городе Фукуока 8 ноября 2016 г. произошел провал улицы с размерами в плане 30 х 27 м глубиной около 15 м. В этом месте на глубине около 19 м от земной поверхности строился туннель метро. Здесь непосредственно над туннелем залегают выветрелые сланцы, выше — слои песка и гравия. Уровень подземных вод находится на глубине около 5 м. Наиболее вероятной причиной аварии была низкая прочность слоя выветрелого сланца и высокое давление воды над туннелем, что привело к разрывному растяжению сланцевого слоя. Несколько трещин появилось на загруженной пятилинейной автомобильной трассе поблизости от железнодорожной станции Хаката. Трещины постепенно расширялись до появления провалов — сначала двух изолированных, затем общего обрушения. Уровень воды в провале поднялся до глубины подземных вод 5 м от поверхности, из-за чего были разрушены трубопроводы газа, воды и канализации и выведены из строя электрические и телекоммуникационные кабели.

Непосредственно под зоной обрушения проводилось строительство линии метро Нанакума. В зависимости от геологических условий и топографии района туннель проходился буровой туннельной машиной или открытым способом (траншеей с поверхности). В зоне, где произошла авария, туннель сооружался буровзрывными работами.

С целью обеспечения устойчивости экскавация туннеля проводилась последовательными шагами. Кровля проводимого первым пилотного туннеля усиливалась 33 трубами длиной по 9,5 м, диаметром 114,3 мм с толщиной стенки 6 мм. За пилотным туннелем проводилось его последовательное расширение до проектных размеров сечения, а также экскавация обратного свода.

К моменту обрушения пород проводилась вторая стадия работ — верхний забой расширения сечения (top heading). Вначале между трубами кровли пилотного туннеля выпали породные блоки, вслед за ними пошел необычно сильный поток мутной воды, за ним — породные блоки объемом примерно по 0,25 м3, а затем поток мелких обломков пород. Это заставило рабочих выйти из опасной зоны и вывести оборудование.

В месте аварии ширина туннеля по проекту составляла 15,65 м, высота — 12,60 м. Оцениваемая толща сланцевого слоя над кровлей туннеля была равна 2,06 м. Однако в ходе строительства обнаружилось, что слой сланца залегает глубже, чем предполагалось, и при сохранении первоначальной (по дизайну) высоты сечения туннеля толщина слоя сланца над его кровлей уменьшается до 1,5 м. Поэтому высота сечения была уменьшена на 1,1 м, т. е. до высоты 11,5 м, что позволило увеличить толщину сланцевого слоя до 2,6 м.

Продолжение статьи читайте в декабрьском номере журнала "Наука и техника" за 2019 год.  Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.

В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.