Проектирование конструкции тоннельной обделки

1.1 Выбор материала и типа тоннельной обделки

Материалы для сооружения тоннельных обделок должны быть прочными, долговечными, стойкими против огня, химических и атмосферных влияний и обеспечивать возможность максимальной механизации работ при их применении. Наряду с этим выбор материалов следует производить с учетом экономической целесообразности и условий района строительства.

Сборные тоннельные обделки получили наибольшее распространение при щитовом способе сооружения тоннелей. Обделка должна обладать прочностью и устойчивостью на все действующие нагрузки, водонепроницаемостью, долговечностью. Элементы обделки должны обеспечивать максимальную их взаимозаменяемость и простоту изготовления. Обделка должна допускать возможность безопасного, высококачественного, простого и быстрого её монтажа в подземных условиях при механизации рабочих операций.

Сборные обделки чаще всего имеют круговое очетание. Круговая форма обеспечивает простое получение минимального числа однотипных взаимозаменяемых элементов в кольце. Для сборных обделок в качестве материала применяют бетон, железобетон, чугун и сталь. Правильный выбор материала обделки, зависящий главным образом от геологических и гидрогеологических условий заложения тоннеля, имеет существенное значение, поскольку затраты на материалы при сооружении тоннелей достигают 50% общей стоимости строительства.

Основным материалом для тоннельных обделок кругового очертания является сборный железобетон с маркой бетона по прочности не ниже 400. При напоре воды менее 10м, исользуют железобетонную обделку без изоляции, а более 10-20м, железобетонную обделку с внутренней металлоизоляцией. Обделку из чугунных тюбингов используют при напоре воды более 20м и расположении тоннеля в крепких устойчивых породах, а также расположении тоннеля в очень слабых неустойчивых породах. В данном случае тоннеля находится в грунте(алевролит) с крепостью 2,2. Толщина слоя грунта над тоннелем 6,58м над котором находится река глубиной 12,6м. Поэтому давление на тоннель высокое. Целесообразно использовать чунунные обделки.

1.2 Разработка конструкции тоннельной обделки

Для разработки конструкции тоннельной обделки необходимо назначить ее основные параметры.

Внутренный диаметр тоннеля:

= 5,1 м = 5100 мм

Высота сечения элемента обделки:

=204 мм (принимаем =200 мм)

Ширина кольца обделки зависит от внутриннего диаметра(чем больше диаметр, тем меньшей принимают ширину) и геологического условия(чем слабее порода, тем больше ширина кольца). В данном случае принимаем ширину кольца 1 п.м.

b= 1м ( для>5 м, в слабых породах в пределах 0,5-1,0м)

расстояние между продольных болтов, = 450 мм

ширина лотковой части, = 2,4 м

1.2.1 конструкция тоннельной обделки из чугунных тюбингов с перевязкой

Внутренний диаметр тоннеля, = 5100 мм

Высота борта тюбинга, = 200 мм

Диаметр разбивочной линии, = += 5300 мм

Угол лотковой части, = =56,14°

Длина разбивочной линии, = (π-)= 14053,9 мм

Располагаем 4 болта на каждом длином элементе,

Количество длинных элементов, = =7,06 = 8 щт

Уточнение шага болта, S = =401,84 мм

Угол замковой части, = =8,68°

Угол длиного элемента, = 4 = 34,73°

Угол половиного элемента, = 2 = 17,36°

1.3 Мероприятия по гидроизоляции обделки

Место проникнования воды внутры тоннеля

1. Радиальные и кольцевые стыки в обделке.

2. Через отверстия нагнетания

3. Через болтовые отверстия

Мероприятия по обеспечению водонепроницаемости чугунной обделки сводятся к гидроизоляции болтовых отверстий, отверстий для нагнетания, в которые ввинчивают чунгунные или стальные пробки с подложенными под них асбобитумными шайбами, швов между тюбингами, которые чеканятся.

Герметизация швов между тюбингов

ВРЦ - водонепроницаемость рассиряющий цимент

Для нагнетания