Способ опорного ядра применяют при сооружении тоннелей в мягких слабоустойчивых неводоносных грунтах: глинах, суглинках, супесях, лессах и других грунтах, не способных воспринимать давление свода обделки.
Сечение тоннеля может быть разработано по двум схемам, отличающимся одна от другой числом штолен, из которых возводят стены тоннеля. В зависимости от высоты стен проходят две нижние штольни для стен и одну верхнюю для раскрытия калотты (трех-штольневая система), а при высоте стен 5-6 м проходят еще по одной штольне (пятиштольневая схема).
Работы по схеме опорного ядра ведут в такой последовательности (рис. 112): из подходной штольни рассекают одновременно в месте расположения стен сооружаемого тоннеля две нижние штольни 1 и после окончания проходки бетонируют в них стены 2. Из нижних штолен пробивают фурнель и проходят штольни 3, в которых бетонируют стены 4. К моменту окончания возведения стен проходят верхнюю штольню 5, из которой раскрывают калотты 6 и бетонируют свод 7, опирая его на готовые стены. После снятия опалубки свода производят выемку ядра S, в последнюю очередь разрабатывают лоток 9 и бетонируют обратный свод 10.
Ширина нижних штолен (рис. 113) складывается из установленной толщины стен (с учетом кружал) и ширины, необходимой для расположения одного пути.
Проходку штольни ведут с закладной или забивной крепью на полных дверных окладах с установкой их через 0,5-1 м на всю длину сооружаемого участка тоннеля, после чего устанавливают кружала и бетонируют стены, продвигаясь от конца штолен к их началу. После .бетонирования стен пазухи (пустоты) между стеной и крепью нижней штольни заполняют грунтом с уплотнением его. По достижении уложенным бетоном не менее 25% проектной прочности приступают к проходке штольни второго яруса (см. рис. ИЗ). Для этого в начале сооружаемого участка из нижних штолен проходят фурнели и производят рассечку двух верхних боковых штолен, затем проходят эти штольни и бетонируют стены второго яруса. Ширина штолен также определяется толщиной стен тоннеля и шириной откаточного пути.
Проходку верхней штольни также начинают в начале сооружаемого участка тоннеля по достижении бетоном стен не менее 25% проектной прочности. Размеры ее определяют с учетом размещения одного откаточного пути и удобства работ по раскрытию калотт. Обычно ширину штольни принимают равной 1,5-1,6 м, а высоту ее и отметку подошвы определяют из условия расположения всех верхних элементов крепи за линией внешнего контура свода обделки с небольшим зазором на возможную осадку.
Рис. 112. Очередность работ по сооружению тоннеля способом опорного ядра
Рис. 113. Технологическая последовательность раскрытия сечения тоннеля способом опорного ядра:
а — проходка штолен и бетонирование стен первого яруса; б — проходка штолен и бетонирование стен второго яруса; в — раскрытие калотты; г — бетонирование свода и разработка ядра; 1 — проходка штолен первого (нижнего) яруса; 2 — бетонирование стен первого яруса; 3 — проходка штолен второго яруса; 4 — бетонирование стен второго яруса; 5 — раскрытие калотты; 6 — бетонирование свода
Длина разрабатываемого кольца калотты при способе опорного свода не должна превышать 4 м. Раскрытие калотты ведутч с интервалами по долине сооружаемого участка тоннеля не менее чем на два кольца, а в неустойчивых грунтах — не менее чем на три кольца. Разработку калотты и бетонирование свода ведут такими же приемами, как и при способе опертого свода.
В процессе бетонирования в свод закладывают трубы для нагнетания песчано-цементного раствора за сводовую часть тоннеля. Кружала и опалубку свода снимают после набора бетоном не менее 75% проектной прочности. Разработку грунта ядра ведут сразу на все сечение. Вслед за выемкой ядра стены тоннеля раскрепляют через каждые 1 — 1,5 м расстрелами, производят разработку лотка и бетонирование обратного свода участками по 3-4 м, как и при способе опертого свода.
При сооружении тоннелей большого поперечного сечения способом опорного ядра в зависимости от геологических условий и с целью увеличения фронта работ проходят центральную нижнюю штольню по продольной оси ядра, из которой в шахматном порядке делают поперечные заходки (левые и правые) в сторону стен. Из этих заходок рассекают нижние боковые штольни, и после их проходки бетонируют стены.
