Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть I. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ШАХТНОГО И ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

 

К транспортным подземным сооружениям относят автодорожные, железнодорожные, пешеходные, судоходные тоннели, тоннели метрополитена, подземные стоянки автомобилей и гаражи, подземные заводы и морские базы. В зависимости от глубины заложения от поверхности Н различают тоннели мелкого (Я< 10 м) и глубокого (Я > 10-20 м) заложения. По месту расположения тоннели подразделяют на горные, подводные и городские.

Более подробно рассмотрим авто- и железнодорожные тоннели, проектирование которых осуществляют на основании указаний СИиП II-14—78 «Тоннели железнодорожные и автодорожные». Одним из основных требований при проектировании транспортных тоннелей является обеспечение пропуска транспорта с заданной интенсивностью и скоростью. Это требование обеспечивают соблюдением установленных габаритов в поперечном сечении тоннеля. Иными словами, для определения размеров сечения тоннеля в свету необходимо построить габарит приближения строений. Он представляет собой условный перпендикулярный к оси пути контур, внутрь которого не должны попадать никакие части сооружений и устройств.

Для автодорожных тоннелей ширину проезжей части — основную характеристику габарита — назначают равной 7 («Г-7») или 8 («Г-8») м в зависимости от категории дороги, рода транспорта, длины тоннеля и местных условий. Ширина полосы проезда принята для дорог I и II категорий 3,75, III категории — 3,5 и IV категории — 3 м. С обеих сторон проезжей части устраивают защитные полосы шириной и высотой 0,25 м, а для обеспечения безопасности обслуживающего персонала — односторонний тротуар шириной 1 м. При интенсивности движения пешеходов свыше 1000 человек в час предусматривают строительство тротуаров с двух сторон.

При проектировании транспортного тоннеля определяющим параметром является его пропускная способность.

При расположении тоннеля на горизонтальной кривой радиусом 700 м и меньше необходимо предусматривать соответствующее уширение проезжей части, бордюрной полосы и габарита проезда.

На кривых участках пути габарит приближения строений должен быть увеличен с учетом выноса концов и середины вагона в стороны от оси пути и его наклона, обусловленного возвышением наружного рельса, которое назначают в зависимости от наибольшей скорости движения, допускаемой на кривой данного радиуса.

 

 

Габарит приближения строений станций метрополитенов, приведенный на  1.8, определяют в соответствии с указаниями СНиП Н-40—80 «Метрополитены».

Форму поперечного сечения транспортных тоннелей принимают в зависимости от горно-геологических условий их заложения по аналогии с гидротехническими тоннелями (см.  1.5 и табл. 1.5). В относительно устойчивых породах при преобладании вертикальных нагрузок наиболее рациональной является подъемистая подковообразная форма. В слабых неустойчивых водоносных породах, оказывающих значительное всестороннее давление, и при большом гидростатическом давлении наиболее экономичной считают круговую форму обделки. Существенное влияние на выбор формы обделки оказывает технология строительства. Так, например, даже при относительно благоприятных инженерно-геологических условиях, если предусмотрено применение проходческих щитов, принимают круговую форму обделки.

При отсутствии кругового горного давления или при незначительной его величине стены подковообразной обделки могут проектировать, а свод очерчивать по круговой (однопутные железнодорожные тоннели) или трехцентровой коробовой кривой (двухпутные железно- и автодорожные тоннели). Преимущества прямых вертикальных стен с точки зрения производства работ достаточно очевидны. Вместе с тем их очень часто заменяют криволинейным внутренним очертанием в связи с образованием во многих случаях продольных трещин в местах сопряжения свода с прямыми стенами.

В породах, оказывающих на обделку значительное боковое давление, а также склонных к пучению, необходим замкнутый контур обделки с обратным сводом или усиленной плоской лотковой плитой.

При выборе материала для обделки необходимо исходить из наличия местных строительных материалов с учетом максимальной механизации процессов ее сооружения. Наиболее распространенными материалами для обделки являются бетон, железобетон и чугун. Монолитный бетон следует применять в труднодоступных районах, когда создание временной базы для изготовления элементов сборных конструкций экономически нецелесообразно, а также при сооружении тоннелей в скальных трещиноватых породах, разрабатываемых взрывным способом, при возведении обделки по частям, при щитовой проходке с прессованием бетона и в местах сложных сопряжений. Использование монолитного бетона для обделки также допустимо в районах с сейсмичностью 7-9 баллов по шкале Рихтера.

В зависимости от свойств горных пород, гидрогеологических условий и особенностей производства в сухих горных породах применяют обыкновенный портландцемент марок 300—500; в водоносных — пуццолановый и шлаковый; при большом притоке агрессивных вод — глиноземистый цемент. Улучшения качества бетона достигают введением пластифицирующих, поверхностно-активных или воздухововлекающих добавок. В целях исключения попадания в выработку воды применяют торкрет - или набрызгбетон.

Металл (в основном чугун) для обделки тоннелей применяют в тяжелых геологических и гидрогеологических условиях при круговом очертании обделки. Чугунные элементы (тюбинги).изготавливают обычно из обладающего высокой прочностью и устойчивостью против коррозии серого чугуна марок СЧ 21-40, СЧ 24-44 или СЧ 28-48.

Сборную железобетонную обделку изготавливают из блоков и тюбингов. Применяют бетон класса ВЗО—В45 при расходе цемента около 500 кг на 1 мЗ бетона и В/Ц « 0,3.

Армирование сборных железобетонных конструкций (тюбингов и блоков) осуществляют сварными каркасами и сетками с контактной сваркой. Для рабочих стержней используют сталь горячекатаную периодического профиля классов АН и АШ, для остальных стержней — сталь горячекатаную круглую класса AI с комбинированной арматурой

При сооружении тоннелей в слабых породах применяют железобетонную обделку с комбинированной арматурой: жесткой наружной и гибкой внутренней ( 1.10). Наружная жесткая арматура в процессе проходки служит временным креплением, а в конструкции обделки — арматурным каркасом. Внутренняя арматура позволяет повысить прочность обделки, увеличить ее жесткость и снизить толщину конструкции.

Сборная обделка тоннелей имеет ряд преимуществ перед монолитной: более высокие несущую способность (при меньшей толщине) и качество обделки, монтируемой из элементов заводского изготовления, повышенную водонепроницаемость при условии надежной гидроизоляции стыков, значительное повышение уровня механизации строительства.

Собираемая из отдельных блрков или тюбингов обделка обеспечивает технологическую податливость конструкции и позволяет регулировать величину воспринимаемого горного давления в зависимости от свойств окружающих горных пород. Чаще всего сборная обделка имеет круговую форму, хотя применяют и подковообразную.

Чугунную обделку собирают из отдельных сегментов (тюбингов), соединяемых болтами. Для нагнетания за обделку тампонажного раствора в каждом тюбинге, кроме ключевого, предусмотрено отверстие в оболочке.

При сооружении тоннелей открытым способом обделка имеет обычно прямоугольную форму и состоит из лотка-фундамента, боковых стен и перекрытия. Плоское перекрытие используют при небольшой глубине заложения, а при высоте засыпки свыше 5 м целесообразно применение сводчатого. На  1.13 показана конструкция обделки тоннеля с железобетонной плитой перекрытия. Ему придают небольшой уклон для отвода поверхностных вод. Более экономична железобетонная обделка в виде замкнутой рамы ( 1.14). Благодаря высокой жесткости конструкция пригодна для эксплуатации в любых породах, в том числе рыхлых и сильносжимаемых. При сооружении двухпутных тоннелей используют аналогичные конструкции с ббльшими размерами. За счет промежуточной опоры можно облегчить вес конструкции и снизить расход материалов.

Конструкции пешеходных тоннелей ( 1.15) выполняют сборными из стандартных железобетонных элементов, размер и вес которых назначают с учетом требований сборки и перевозки, а также действующих технических указаний.

 

К содержанию книги:  Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация