ОАО "Институт Гипростроймост" © 1945-2017
Включить режим перетаскивания
Версия для печати
Михалковский тоннель (2015)

30 ноября 2015 года в Москве был открыт Михалковский тоннель.  Реализация этого проекта решает не только локальные транспортные проблемы района, но и обеспечивает перспективу строительства новой общегородской магистрали.

Михалковский тоннель входит в состав Северо-Западной хорды, которая в будущем свяжет Дмитровское и Сколковское шоссе.

Строительство тоннеля на участке пересечения Большой Академической и Михалковской улиц было начато еще в 2011 году по проекту ГУП «Мосинжпроект». Была построена часть ограждающих и основных конструкций тоннеля, однако, в связи с банкротством генерального подрядчика строительство было заморожено на три года.

По первоначальному проекту тоннель предполагалось строить открытым способом в котловане, в качестве ограждения котлована была применена стена из бурокасательных свай в комбинации с противофильтрационной завесой из jet-свай.

На момент остановки строительства были сооружены:

  • участок лотка тоннеля длиной около 100 м на Северной рампе, на этом же участке на 80 м длины были возведены стены до уровня верха парапета;
  • на участке пересечения с Михалковской улицей буровые сваи крайних и центральной стен, на которых «миланским способом» было забетонировано перекрытие тоннеля, а затем переустроено трамвайное движение, и организован проезд автотранспорта по четырем полосам;
  • ограждающие конструкции приблизительно на 75 % длины рамповой части тоннеля, на Северной рампе был разработан котлован до проектных отметок.

К моменту возобновления строительства тоннеля вся Северная рампа была затоплена водой, постоянно дренируемой в котлован из пруда, уровень воды в котором зарегулирован на отметке 156,5 м.

После утверждения новой генподрядной организации, ПАО «Мостотрест», перепроектирование тоннеля и технологии его сооружения (с учетом сложившихся условий производства работ и вскрытых недостатков запроектированных ранее конструкций) было поручено ОАО «Институт Гипростроймост».

Основная проблема, с которой столкнулись инженеры-проектировщики, – это обеспечение надежной защиты конструкций от проникновения грунтовых вод.

Для решения этой задачи при разработке проектной документации совместно с генеральным подрядчиком были приняты следующие конструктивные решения:

  • Максимально сокращена закрытая часть тоннеля. Это решение позволило поднять продольный профиль трассы, тем самым уменьшив обводненный участок тоннеля. На участке, где по перекрытию тоннеля (по проектной документации ГУП «Мосинжпроект») проходили коммуникации, взамен перекрытия было предусмотрено сооружение коммуникационного моста.
  • Использование конструкций, возведенных по первоначальному проекту, за исключением перекрытия под трамвайными путями, не представлялось возможным, поскольку было установлено, что гидроизоляция на уже сооруженном участке Северной рампы либо отсутствует, либо имеет дефекты, не подлежащие ремонту. Было принято решение не разбирать сооруженные конструкции тоннеля, а разместить новые внутри готовых стен. Это удалось осуществить (при сохранении ширины габарита 10,5 м в каждом направлении движения автотранспорта) за счет сокращения ширины центральной банкетки до 1,7 м, а ширины боковых проходов – до 0,5 м.
  • По внешней поверхности лотка и стен было предусмотрено устройство металлической гидроизоляции толщиной 10 мм на всем протяжении тоннеля до отметки 157,0 м, выше которой укладывалась рулонная гидроизоляция типа «Мостопласт». Такое решение позволило обеспечить защиту конструкций тоннеля от затопления на весь расчетный период эксплуатации – 100 лет.

Сооружение тоннеля велось открытым способом. Крепление котлована осуществлялось двумя стенами из бурокасательных свай, между которыми были предусмотрены распорки из труб. Основные конструкции тоннеля не объединялись с ограждающими стенами.

Для минимизации внутренних усилий, возникающих от перепада температур, тоннель вдоль оси трассы поделен на секции длиной от 18,5 до 36,4 м.

Для придания сооружению выразительного внешнего вида все наружные поверхности конструкций тоннеля (парапеты, портальные участки, входные группы, тумбы под опоры освещения) облицованы гранитом. Внутренние стены тоннеля облицованы панелями «Фронтон», которые не только создают привлекательный вид сооружения, но и позволяют скрыть за облицовкой всю кабельную прокладку, включая кабели МЭТ, наружного освещения и АСУДД.

Поверхностный водоотвод дождевых вод с конструкции тоннеля осуществляется через ливневую канализацию, все конструкции которой (дождеприемные решетки, смотровые колодцы, коллекторные трубы) предусмотрены внутри лотка тоннеля, в водоотливное устройство, расположенное на самом низком участке тоннеля. Через водоотливное устройство, внутри которого располагается канализационная насосная станция, вода попадает в городскую сеть ливневой канализации.

Основные технические параметры тоннеля

Полная длина тоннеля по концам рамповых участков составляет 441,5 м. Начало Южной рампы на ПК92 + 06,20, начало Северной рампы на ПК114 + 07,70. В плане начальный и конечный участки тоннеля располагаются на прямых, середина тоннеля от ПК99 + 19,95 до ПК109 + 17,63 длиной 197,7 м – на кривой радиусом 1 000 м.

В профиле тоннель расположен от начала рампы до ПК100 + 12,91 на выпуклой кривой радиусом 500 м, затем до ПК109 + 2,53 на вогнутой кривой радиусом 2 000 м, и далее на выпуклой кривой радиусом 4 860 м. Наибольший уклон в профиле составляет 50 ‰ (на участке ПК99 + 15,74 – ПК100 + 12,91).

На всем протяжении тоннеля поперечный уклон проезжей части постоянный, без устройства виража на кривом участке, и составляет 20 ‰.

Длина закрытой части тоннеля – 79,1 м, длина Южной рампы – 206,4 м, длина Северной рампы – 156,0 м.

По длине тоннель разбит на 20 секций.

В составе автодорожного тоннеля на пересечении Большой Академической и Михалковской улиц кроме самого тоннеля с рамповыми участками имеется одно притоннельное сооружение – водоотливное устройство, расположенное в непосредственной близости от тоннеля в районе 15-й секции с правой стороны по ходу пикетажа. Водоотливное устройство представляет собой железобетонную коробку с размерами в плане 13,8 × 31,8 м по наружным граням стен и высотой 14,1 м.

Низ лотка водоотливного устройства располагается на отметке 143,79 м, что на 15,4 м ниже планировочных отметок земли.

Принятые в проекте конструктивные решения:

  • На закрытой части тоннеля поперечное сечение представляет собой прямоугольную коробку из монолитного непреднапряженного железобетона с дополнительной центральной стеной по оси трассы.
  • На рамповых участках, на глубине более ~2,0 м от оси проезда до уровня земли, конструкция тоннеля представляет собой перевернутую П-образную раму из непреднапряженного железобетона, образованную боковыми стенами и лотком. На этих участках взамен центральной стены устраивается банкетка высотой 0,6 м.
  • На рамповых участках на глубине менее ~2,0 м конструкция тоннеля представляет собой подпорные стены уголкового типа из монолитного железобетона.

В качестве основного материала для конструкций тоннеля принят бетон тяжелый по ГОСТ 26633-2012, класса прочности В30, марки по водонепроницаемости W8, марки по морозостойкости F300.

Все конструкции тоннеля на всем его протяжении приняты на естественном основании. Несущим слоем являются пески мелкие средней плотности водонасыщенные. Поверх несущего слоя устраивается подготовка из слоя песка толщиной 300 мм, слоя щебня толщиной 200 мм и бетонной подготовки толщиной 200 мм, поверх которой устраивается металлоизоляция лотка.

Исключением является участок на секциях 15–19, где существует забетонированная железобетонная плита основания. На этом участке нет необходимости устраивать подготовку основания, металлоизоляция укладывается непосредственно на сооруженный участок плиты.

Лоток тоннеля представляет собой плоскую железобетонную плиту толщиной от 750 до 1 000 мм. Верхняя поверхность лотка имеет поперечный уклон 20 ‰ от оси трассы до зоны установки труб ливневой канализации, где устраивается продольный ряд дренажных трубок для отвода воды с поверхности гидроизоляции из асфальтобетонного покрытия. Затем поверхность лотка повышается с поперечным уклоном 10 ‰ в сторону наружных стен.

Вдоль наружных стен в теле лотка предусмотрены специальные утолщения для размещения водоотводных труб системы дождевой канализации.

Со стороны проезжей части конструкция лотка защищается от воды оклеечной гидроизоляцией типа «Мостопласт». Для защиты гидроизоляции от механических повреждений поверх нее устраивается защитный слой бетона толщиной 40 мм, армированный дорожной сеткой.

Деформационные швы в лотке и стенах тоннеля комбинированного типа. В районе деформационного шва на длине 5 м в обе стороны от его оси металлоизоляция отделена от бетона лотка и стен слоем материала «Эмульсол ЭКС-А». Благодаря этому у металлоизоляции нет адгезии с бетоном на участке длиной 10 м, что позволяет ей воспринимать температурные перемещения. По всему периметру деформационного шва устанавливается гидрошпонка типа ТХЗ-2. Из-за небольших величин перемещений в проезжей части применен шов типа Thorma Joint, а на внутренней поверхности стен предусмотрена обмазка герметиком «Сазиласт». Заполнение всех швов – листовой пенополистирол толщиной 30 мм.

Для предотвращения всплытия тоннеля на части секций (секции 8–10 и 14), предусмотрен пригруз в виде поперечного ребра в лотке сечением 3 × 1,25 м.

Стены тоннеля представляют собой плоские железобетонные вертикальные плиты. В закрытой части тоннеля все стены имеют постоянную по высоте толщину, средняя стена – 600 мм, крайние стены – 700 мм. На рамповых участках стены имеют переменную по высоте толщину – от 250 до 700 мм, задние грани стен рампы вертикальные, фасадная грань имеет наклон наружу. Такое решение при использовании вертикальных навесных панелей «Фронтон» позволило спрятать кабели наружного освещения и МЭТ в зазор, образовавшийся между «Фронтоном» и верхней частью стены рампы.

Парапеты рамповых участков и порталов выполняются в виде сплошных железобетонных стенок высотой 1 100 мм от поверхности земли до верха гранитной облицовки. Гранитная облицовка предусмотрена с наружной стороны тоннеля по всему периметру парапетов.

Перекрытие закрытой части тоннеля также представляет собой плоскую железобетонную плиту высотой 1 000 мм, верхняя поверхность плиты имеет поперечный уклон 20 ‰, по плите укладывается гидроизоляция типа «Мостопласт» и защитный слой бетона толщиной 40 мм.

Организация строительства тоннеля

Организация строительства тоннеля была разработана с учетом ранее выполненных работ.

Решение по технологии возведения сооружения было принято после исполнительной съемки зоны строительства, в которую вошли сооруженные конструкции тоннеля и временные ограждающие конструкции, а также прилегающие территории вдоль Большой Академической улицы.

Согласно исполнительной съемке, представленной ООО «ИЦ МиТ», в зоне строительства тоннеля были частично сооружены конструкции тоннеля и полностью завершены работы по устройству ограждающих конструкций из буронабивных свай с устройством защиты из грунтоцементных свай с внешней стороны. Движение транспорта по Большой Академической улице запущено по временной схеме.

С опорой на данные исполнительной съемки и с учетом изменений в конструктивной части тоннеля относительно устройства металлоизоляции по всему контуру тоннеля в зоне грунтовых вод было решено производить сооружение тоннеля этапами, отражающими сохранение существующего движения, порядок переустройства коммуникаций, размещение строительной техники, очередность возведения конструкций, общий срок строительства и прочее.

Учет указанных факторов определил оптимальную схему сооружения тоннеля.

Сооружали тоннель в четыре основных этапа:

Этап 1: устройство противофильтрационной грунтоцементной завесы южного портала от ПК1 + 62,50 до ПК3 + 94,20 секции 1–11.

Этап 2: устройство противофильтрационной грунтоцементной завесы северного портала от ПК4 + 14,50 до ПК4 + 67,80 секции 13,14.

Этап 3: сооружение южного портала тоннеля от ПК1 + 62,50 до ПК3 + 94,20 секции 1–11 и сооружение северного портала тоннеля от ПК4 + 14,50 до ПК6 + 04,00 секции 13,20.

Этап 4: сооружение центральной части тоннеля.

Сооружение северного и южного порталов тоннеля производилось открытым способом с устройством временного ограждения стен и распорной системы. Центральную часть тоннеля была сооружена «миланским способом», используя перекрытие секции 12 как защиту и распорное крепление одновременно. Ограждения - из буронабивных свай Ø 0,83 м с целью исключения вибрационных воздействий на фундаменты расположенных рядом зданий.

Для предотвращения проникновения грунтовых вод в котлован с внешней стороны ограждения и под лотком тоннеля была сооружена грунтоцементная завеса из jet-свай разного диаметра.

Сущность технологии струйной цементации грунтов, примененной при сооружении тоннеля, заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для перемешивания грунта с цементным раствором, в результате чего в грунте формируется грунтоцементная колонна. Давление нагнетания составляет 420 ± 20 атм.

Устройство грунтоцементных колонн состоит из следующих технологических операций:

  • установка в рабочее положение буровой установки;
  • бурение лидерных скважин до отметки подошвы колонны буровой установкой;
  • для приготовления цементного раствора в миксерную станцию подается вода, а затем загружается цемент из силосов через шнековый транспортер;
  • подача раствора из миксерной станции в напорную магистраль буровой установки с помощью высоконапорного насоса;
  • устройство грунтоцементной колонны путем перемешивания грунта с цементным раствором под высоким давлением в процессе подъема и вращения бурового инструмента;
  • промывка шлангов и бурового агрегата после окончания устройства колонны;
  • перестановка буровой установки на новую точку.

Технология с применением jet-свай, несмотря на то что она используется с 1990-х годов, до сих пор является инновационным продуктом. Отсутствуют нормы проектирования, кроме того количество литературных источников по применению указанной технологии ограниченно. В связи с этим заложенное в проекте решение по толщине грунтоцементной завесы под лотком (2 500 мм), а также использование в качестве составных элементов завесы свай Superjet диаметром 3 000 мм с шагом 2 000 мм было опробовано на опытном участке. Работы на опытном участке показали, что проектные решения были рациональными для обеспечения водонепроницаемости экрана с учетом фактического отклонения элементов завесы от планового положения, а увеличение диаметра элементов экрана до 3 000 мм уменьшило вероятность пропуска грунтовых вод в связи с сокращением периметра контактов между отдельными элементами.

ОАО "Институт Гипростроймост" © 1945-2017