Гидроизоляция тоннелей
Особенности эксплуатации тоннелей, включая большие нагрузки, делают эффективную гидроизоляцию одним из важнейших условий сохранения функциональности всего сооружения - иначе тоннель просто затопит. Поэтому проектируют изоляцию одновременно с объектом, профессиональное исполнение страхует от ошибок и ущерба. Как следствие, правильно построенный тоннель выполняет свои функции долгие годы.
Основные функции гидроизоляции тоннеля - защита сооружения от вредного влияния грунтовых вод и гарантия долговечности (крыши и стен тоннеля).
Как тоннель защищают от воды?
Конечно, на результат работает не только гидроизоляция - материалы при строительстве тоннеля тоже используются непроницаемые для воды. Но и этого мало, потому что в реальных условиях нагрузки, испытываемые подобными сооружениями, слишком велики. Приходится принимать и другие меры. Так, нередко за отделку тоннеля нагнетают цементный раствор, чтобы заполнить щели и предотвратить проникновение влаги в конструкцию (стены и потолок). Еще применяются полимерные мембраны - их закладывают при строительстве тоннеля, усиливая защиту сооружения от грунтовых вод.
Сейчас известно множество материалов, пригодных в качестве гидроизоляции. Их свойства протестированы и подтверждены практикой, плюсы и минусы хорошо известны, что облегчает работу проектантов тоннелей. Для нивелирования негативных эффектов рекомендуется комбинировать разные варианты - такой способ демонстрирует реально высокую влагоустойчивость конструкций.
Важный момент: кроме блокирования доступа воды, полезно уменьшать ее количество снаружи, т.е. отводить от туннеля прочь, чтобы не скапливалась. Для этого предусматриваются различные дренажные системы, особенно актуальные как раз для подземных объектов.
Гидроизоляция монолитного бетона
Когда предполагается строить тоннель целиком из бетона, можно сильно упростить задачу проектантов по защите сооружения от воды, если прямо в раствор среди компонентов ввести специальные добавки. У такого бетона будет повышенная плотность и влагостойкость - вода не сможет проникнуть ни в основные конструкции, ни в щели между ними. А это пригодится для защиты рабочих (межпанельных) швов, помимо наддува цементного раствора за обделку туннеля. Кстати, для накачки раствором пустот за обделкой сквозь бетон заранее прокладываются трубки.
Есть и другие методы защиты бетонных сооружений. Например, торкретирование бетона - укладка раствора слоями. Но такие конструкции не обладают прочностью монолита, поэтому для них используется специальный цемент (влагостойкий и не дающий усадки). На эффективность гидроизоляции как итоговый результат торкретирования очень влияет методика исполнения. Так, для лучшей устойчивости на стены монтируется стальная сетка. Если все сделано правильно, торкрет-бетон остается непроницаемым для воды даже при давлении в 10 Па.
Бывает так, что тоннель надо построить, несмотря на высокий уровень грунтовых вод как раз на этом месте. Защиту сооружения от воды в подобных случаях осложняет гидростатическое давление, но существуют методы гидроизоляции и для самых тяжелых условий. Один из них - оклеечная изоляция с внутренней стороны обделки тоннеля. Оклеивают поверхность водонепроницаемой мембраной, в рулонах; это может быть традиционный гидрозол или стеклобит, либо материалы с аналогичными свойствами. Сейчас уже доступны новейшие разновидности изоляции, с повышенной прочностью.
Как уже упоминалось выше, максимальную защиту обеспечивает комбинация разных материалов, в несколько слоев. Так, при оклеечной технологии 3 слоя должны держать давление до 30 Па, а при более серьезных нагрузках толщина изоляции этим методом достигает 5 слоев.
Чем защищают туннели от воды?
В гидроизоляции сооружений, постоянно находящихся под нагрузкой, мелочей не бывает. Поэтому защите небольших элементов конструкции надо уделять не меньше внимания, чем основе. Например, в типовых тоннелях из чугуна и бетона изоляция с внутренней стороны обычно представляет собой стальные листы толщиной 1 мм, соединенные сваркой. Эти листы выполняют роль опалубки, а с бетонной обделкой соединяются анкерами - тоже приваренными и погруженными в основу.
Сейчас лучшим вариантом обделки считаются тюбинги из чугуна, но у них тоже есть свои минусы - и в первую очередь, щели, куда может проникнуть вода. Это конструктивный недостаток, от него нельзя избавиться совсем, но можно сделать щели узкими и замазать их каким-либо средством с большой адгезией. Обычно используется водонепроницаемый цемент.
Помимо свойств используемых материалов, обделка из них имеет конкретную степень защиты от воды. Именно чугунные тюбинги лидируют в общепринятой классификации, но многое зависит от сопутствующих условий эксплуатации. Так, для мест с перепадами температуры рекомендуется свинцовый шнур - труба из свинца с асбестовыми нитями внутри. Это дорогая изоляция, зато она эффективна, что подтверждается практикой эксплуатации тоннелей в самых тяжелых условиях.
Отверстия под болты тоже нуждаются в защите - обычно для этого используются сферические стальные шайбы с наполнением (в основном битум). Хорошо зарекомендовали себя и шайбы из пластмассы, они упругие и способны выдержать приличную нагрузку. Изолирующую шайбу в каждом отверстии накрывает пробка.
Методы гидроизоляции сборной обделки из железобетонных блоков подобны защите чугунной, но менее эффективны. Проблема в трещинах - они появляются в блоках после установки колец. Через эти трещины в тоннель просачивается вода, а сама конструкция постепенно разрушается - и чем дольше это происходит, тем опаснее эксплуатировать тоннель.
Строительство тоннеля с железобетонной обделкой в месте с высоким уровнем грунтовых вод не обходится без комбинированной гидроизоляции, т.е. последовательного применения нескольких методов защиты от воды. А это, в свою очередь, увеличит сроки строительства и стоимость объекта. Ради экономии можно соорудить блочную конструкцию, с усиленной гидроизоляцией швов.
Как убирают воду из тоннелей?Залить может и отлично изолированный тоннель, но в данном случае речь о воде, просачивающейся сквозь изоляцию. Как показывает практика, абсолютная герметичность недостижима - все равно вода постепенно накапливается, а со временем прибавляется еще больше. Чтобы замедлить разрушение тоннеля, воду откачивают, а для сбора расставляют лотки. Важный момент: вода в лотках может замерзнуть, поэтому между лотком и крышкой предусмотрен утеплитель. Насколько эффективной должна быть теплоизоляция, зависит от климатических условий в конкретном месте, где построен тоннель.
Для лотков важен определенный уклон, есть оптимальные параметры продольного и поперечного, а также предельные габариты самих лотков. Выбор емкостей зависит от количества воды.
Как строят тоннели в наши дни?
Метод технически похож на секционный, появившийся в Европе примерно век тому назад. Только секции сейчас делаются громадные - сразу по 100 м длиной и весом в тысячи тонн. Технический прогресс позволил значительно ускорить прокладку и повысить защищенность тоннелей. Сейчас повсеместно практикуют изготовление железобетонных секций в док-шлюзе, с последующей доставкой их на место и сборкой. Что интересно: делают сами секции т.н. сухими методами, а транспортируют к тоннелю по воде.