Внутринее Очертание тоннелой Обделки

Форма и размери транспортных тоннелей определяются заданными

габаритами приближения строений или конструкций , инженерно

геологическими и гидрогеологическими условиями системой и объёмом

вентиляции , способом сооружения тоннеля .

Внутринее очертание тоннельной обделки должно назначается с учётом

слеюующих трубований .

1. Требования габарита

Габарит приближения строений представляет собой контур , внутрь

которого не должны ваступать части постоянных сооружений с учётом

неточностей проходки и вазведения обделки .

Для железнодорожных тоннелей специольные тоннельные габариты

отсутствуют , поэтому при проектировании исполозуется единый габарит , ,С"

приближения сторений железных дорог нормальной колеи (1520) с шириной

между путья (4100).

Для ватоюорожных тоннелей применяется габарит Г приближения

строений с шириной проежзей части Г равной 7 или 8 метрам (соответственно

габарит Г-7 или Г-8) .

1

на кривых Р≤700м ушерение габарита на величину

( )f p

2. Эксплуатационные требования

В соответствии с этими трубованиями между габаитом и внутренним

очертанием тонельной обделки долждны быть размещены светильник ,

электрокабели , устройства сигнализации и связи , контактный повод с

подвесками в автодорожных тоннелях .

1- светофор; 2- светильник общего освещения; 3- ответвительная коробки электросем; 4-

сигнализация лампы и губок оповещения; 5- аварийная кнопка; 6- подвески для контакта

провода

3. Строительные требования

По этим требованиям необходимо довать между габаритом и внетриним очертанием

тоннельной обделки запас на неточность выполнения строительных работ.

2

Расстояния от критических точек гобарита [5(6) и 2(9)] до внетреней поверхности

обдлеки назначается в зависимости то крепости горных пород и принятного способа

сооружения тоннеля. Запас в точки 5 100÷150мм, в точке 2 50÷100мм.

4. Экономические требования

На основании корорых необходимо стремится к минимальным объемам работ по

вылозе породы и бетонированию обделки.

5. Требования безапосности для обслуживающих персонала

Для обеспечения безпасности обслуживающего персонала и ремонтных бригад во

время прохождения поезда в железнодорожном тоннели устраиваются ниши размером:

Ширина - 2м

глубина - 1м

высота(до шелпы свода) - 2м

Ниши располагаются через 60м с каждой стороны тоннеля в шахматном порядке.

Для размещения ремонтного оборудования а так же укрытия путевой дрезины через

300м по каждой стороне тоннеля устраиваются камеры (в местах соответствующих ниши).

Камеры имеют размеры:

ширина - 4м

глубина - 2,5м

высота(до шелпы свода0 - 2,8м

При длине тоннеля 300-400м в середине тоннеля устаивается одна камера.

Внутренего очертание тоннеля обделки автодорожного тоннеля назначается с

учётом размещения в пространстве между контуром габарита при ближения строений и

сводом обделки вениляционных каналов, площадь которых определяется расчётом.

В тоннелях длиной 300м и более должны быть предусмостены камеры для ремонтного

оборудования с размерами:

ширина - 2м

глубина - 2м

высота(до шельпы свода) - 2,5м

Камеры располагаются в обеих стенах тоннеля через 300м в шахматном порядке. В тоннелях

длиной до 400м устраивается одна камера посередине.

3

Верх пола ниши и камер в железнодорожных тоннелях должен быть на одном уровне с

подошвой рельса.

Верх пола камер в автодорожных тоннелях на одном уровне с верхом покрытия

проезжей части.

Форма внутреннего очертания тоннеля должно быть рациональной с точки зрения

работы конструкции под задоными нагрузками и соответствовать особенностями

применимых строительных материалов и способа производства работ.

Для бетонных обделок необходимо, чтобы в её сечениях преобладали сжимающие

напряжения. Для этого необходимо стремиться к тому, чтобы ось обдлеки максимально

приближелась к кривой давления.

Намбольшее влияние на выбор внетреннего очертания тоннеля при заданных

габаритах оказывают геологические и гидрогеологические условия его заложения,

определяющие в большинстве случаев форму, материали и конструкцию обделки, а так же

способ проиводства робот по сооружению тоннеля.

В относительно устойчивых породах при преобладании вертикальных нагрузок

наиболее рациональна объемистая подковообразная ферма.

В слабых неустойчивых водоносных породох, оказывающих значительное

всестороннее давление, и при большом гидростачическом давлением самым экономическим

является круговое очертание обделки, улучшающее условие статической работы конструкции.

Для равномерно распределенной вертикальной нагрузки безмоментная ось обделки

должна быть очерчена по параболе (при условии жесткой пят).

4

Одноко пратически совмещение оси свода с крывой давления представляет

значительные трудности, т.к. пяти свода не является неподвижными, а усадка бетона,

темпертурные воздействия и отклонение действитальных нагрузок от расчетных так же

приводит к возникновению изгибающих моментов в обделке.

Поэтому на практике добиваются не совпадения оси свода с кривой давления, а лишь

вписывания последней в тело обделки (во ≤ 0,45 h).

Основные правила, которые необходимо соблюдать при проектировании внутренннего

очертания обделки и её оси, сводятся к следующиему:

1. Ось обделки должна иметь плавное очертание.

2. При преобладании вертикальных нагрузок свод должен быть достаточно подъемистым,

напоминающихм по формуле квадратную параболу.

(Rзамковой части свода < Rнижней части свода, примикающей к стенам)

3. При действии на обделку бокового горного довления стены должны иметь

криволинейное очертание, направленное выпуклостью в сторону породы.

Виды внутреннего очертание обделок тоннелей

В крепких породах, оказывающих лишь вертикальное горное давление небоьшой

интенсивности стены могут быть вертикальными. Свод в этом случае очерчивается по

круговой кривой (однопутных тоннелях) и по трехцентравой кривой с увелечением радиуса

(двухпутный тоннель).

Это в случае, когда породы оказываюь незначительное горное давление.

4.5 6.0f

5

Δ?Δ1

?

В породах, создающие боковое горное давление, стенам придается криволинейное

очертание, способствующее лучшему вписыванию кривой давления в тело обделки.

При этом внутренняя поверхность обделки очерчивается по трёх или пяти круговой

кривой.

Пятицентровое коробовое очертание обделки

трёхцентровое коробовое очертание обделки

Иногда центры коробовой кривой расположены так близко друг к другу (двухпутные

Ж.Д и двухпольный А.В тоннели), что представляется возможным описать внутреннее

очертание обделки из центра.

1.5 5.0f

При бокового горного давления в устойчивых породах.

В неустойчивых и в особенности водоносных породах, производящих на обделку

всестороннее давление наиболее целесообразным является замкнутое очертание обделки,

отличающееся от рассмотренного выше случая наличием обратного свода кругового

очертания.

6

Тоннели в слабых и мягких породах, сооружаемое щитовым способом, как правило,

проектируются кругового очертания.

1.5 3.0f

Обделка с обратным сводом, очертание на круговой кривой, рудиус которой R назначается из условия размещения водоотводного лотка и балластного слоя под шпалой ≥ 25мм

Обделка кругового очертания применяется при щитовой проходке в неустойчивых или слабаустойчивых породах.

Матириалы тоннелных обделок

Материалы тоннелных обделок должны быть:

- прочными

- долговечными

- огнестойкими

- устойчивыми против химических и атмосферных воздействий

- позволяющими механизировать работы по сооружению обделки

- экономичными

Основными материалами для обделок в настоящее время является:

1) Монолитный бетон, м-200÷400 укладываемых за опалубку (В-15, В-30)

2) Монолитный бетон, наносимый на поверзност выработки пневматическими машинами

(набрыз-бетон) М=300÷500, В-25, В-40

3) Монолитный железобетон

4) Сборный железобетон и армометамлобетон

5) Чугун (чугуные тюбинги)

6) Полимербетон и пастбетон

7

7) Армополимербетон

Для горных тоннелей чаще всего применяется монолитный бетон марки 200÷300

(цемета не менее 240 кг/м3) [В-15, В-25]

В послуднее время начал внедрятся набрызг-бетон с маркой бетона в пределах М300-

М500 (В-25, В-40).

Достоиства монолитного бетона как материала для обделок горных тоннелей.

- бесшовность обделки (повышает водонепроницаемость)

- возможность механизирования транспортирования и укладки

- возможность использования местных материалов

-

Недостатки:

- необходимость выдержки на кружалах

- молая химическая стойкость

- низкая прочность на растяжение

Для ускорения схватывания и твердения, повышения плотности бетона применяется

специальные добавки.

Для повышения химической стойкости применяются антикоррозийные цементы и

спец: добавки.

Конструктивные формы монолитных тоннельных обделки

Выбор конструкции тоннельной обделки производится в зависимости от характера

горных пород (крепость, трещиноватость, водоносность, сопротивление выветриванию и.т.п)

с учетом наиболее целесообразного в донных условиях способа производства робот.

Выработка может быть оставлена незакрепленной лишь в всеьма благоприятных

условиях (невыветривающиеся скальные породы однородного строения с незначителной

трещиноватостью). Иногда такая выработка может быть закреплена анкерной крепью.

В крепких скальных породах в качестве обделки может использоваться набрызг-бетон,

которой выполняет функции облицовочной и несущей конструкции тоннеля.

Расчетная толщина покрытия:

1 2p

qh k k aR

где: k1 - коэффициент учитывающий возможность увелечения давления k1=1,3÷1,4

8

k2 - коэффициент, зависящий от типа и шага крепи

а - шаг крепи

Rp - расчетное сопративление набрызг-бетон осевому растяжению

q - горное давление т/м2

В породах оказывающих горное давление сооружаются несущие обделки, конструкция

которых зависит от величины и зарактера распределения горного давления.

Наружное очертание обделки вычерчивается при плавном сопряжении элементов

после предвари тельного назначения размеров в характерных имениях - в замке и на уровне

пят свода, в стенах и на уровне головки рельсов - в зависимости от внутреннего очертания.

В монолитных скльных породах, оказывающих только вертикольное горное давление

( ), и при достаточного прочных стенах выработки тоннельная обделка может быть

выполнена в виде свода, опирающегося на уступе породы.

6 12f

÷

20см

10 12f и выше

свод, опирающийся на породу

В трещиноватых скальных породах меньшей крепости нообходимо закреплкние

несущей обделкой кровли и стен выработки.

При отсутствии бокового горного давления и гидростатического давления подземных

вод возможно применение вертикальных стен.

9

2% 2%

d3 ≈ 0.1 Lmax - 0.01 f (Lmax-1) dcm ≈ (1.0 ÷ 1.4)d3

dл ≈ 0.8d3 но не менее 20см

(при наличии гидростатического давления или при наличии давления со стороны подошвы

4.5 10.0f

свод, опирающийся на вертикальном стены

В породах, оказывающих боковое горное давление или воспринимающих давление

воды, применяется, как правило, обделки с криволинейными стенами. (подковообразные

обделки).

I

δ

1.0 4.5f

подковообразная обделка

10

O0.5I

h- толщина обделки h=const Вл - ширина плоского лотка (для размещения откаточных путей Вл=2,2 ÷2,4м f <1,5÷2,0

11