Содержание
1. Проектирование конструкции тоннельной обделки ………………....…. 3
1.1. Внутреннее очертание обделки ……………………………………...…. 3
1.2. Внешнее очертание обделки ………………………………………..….. 3
2. Конструкции основных типов сборных обделок тоннелей ……………. 9
Список литературы ………………………………………………………..... 18
Проектирование конструкции тоннельной обделки
Внутреннее очертание обделки
Обделка по своему внутреннему очертанию и конструкции должна быть, по возможности, однотипной по всей длине тоннеля. В качестве материала тоннельной обделки может быть использован сборный железобетон, монолитный бетон и железобетон. Конструирование тоннельной обделки начинают с определения ее внутреннего очертания. Особенностью бетона, как основного материала для сооружения тоннельных конструкций, является небольшое сопротивление растяжению. Для лучшего использования прочности материалов и получение более экономичного решения следует стремиться к заданию очертания оси свода конструкции близкого по форме к рациональной. Для вертикальной нагрузки такая ось имеет вид квадратной параболы.
Форма и размеры поперечного сечения тоннеля определяются, прежде всего, его назначением. Внутри транспортного тоннеля должно быть свободное пространство, достаточное для пропуска подвижного состава, прохода людей, размещения необходимого оборудования и устройств. Поэтому проектируемое сечение должно удовлетворять утвержденному габариту приближения строений.
Для железнодорожного тоннеля применяется габарит приближения строений «С». Высоту габарита «С» принимаем Н=6400 (при подвеске с несущим тросом), ширину поверху - b=2040 мм.
На кривых участках требуется увеличение габарита. При минимальном радиусе кривой 1000м принимаем горизонтальное смещение точек габарита: Δ1=Δ5=Δ6=40мм, Δ2=440мм, Δ3=810мм, Δ4=170мм. Координаты т.4'': х=190мм, у=6620мм (где (0,0) – пересечение оси пути и УГР), ∆м=600 мм.
Внешнее очертание обделки
После того как определено внутреннее очертание обделки, следует назначать его толщину. Предварительное (до расчёта) назначение размеров сечений обделки производится по приближённым формулам, полученным на основе опыта проектирования. Высота сечения обделки в замке dз (м) для однопутного железнодорожного тоннеля:
Dз = 0,6 - 0,07* f
Dз = 0,6 - 0,07* 7 = 0,11 м
Толщину стены dст определяют, при f ≥6:
Dст= (1,0) * dз = 0,11 м.
Внешнее очертание сводовой и верхней половины стеновой части обделки повторяют ее внутреннее очертание. Минимальная толщина стен должна быть Dст =0,2 м, следовательно принимаем толщину стен Dст = Dз =0,2 м.
Проектирование лотковой части обделки
При проектировании тоннеля большое внимание уделяется вопросу выбора конструкции нижней (лотковой) части обделки. Выбираем обделку с обратным сводом, так как её целесообразно проектировать в неустойчивых (песчаных, глинистых, нарушенных скальных) и особенно в водонасыщенных породах, оказывающих на обделку всестороннее давление. Кривизну свода задают так, чтобы в нижней части сечения можно было разместить водоотводные лотки, а толщина балластного слоя под шпалами была не менее 25 см.
Двухпутные железнодорожные тоннели проектируются с двумя водоотводными лотками, размещёнными у стен.
Камеры и ниши
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала в железнодорожных тоннелях предусматриваются ниши, располагаемые через 60 м с каждой стороны в шахматном порядке.
Для хранения ремонтного оборудования и укрытия путевой дрезины через каждые 300 м по обеим сторонам железнодорожного тоннеля сооружаются камеры.
Геометрическим параметрам задают следующие значения:
-при проектировании ниш; через каждые 60 м.
-при проектировании камер; через каждые 300м.
Описание конструкции портала
Переход тоннеля к выемке осуществляется при помощи портала для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного входа в тоннель. Портал тоннеля устраивается врезным с торцовой подпорной стеной.
Кроме торцовой стены, в состав портала входят водоотводная канава и первое кольцо обделки, в наибольшей степени подвергающееся выветриванию и иногда облицовываемое кладкой из естественного камня.
Торцовая стена связывается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или отрезков прокатных профилей и опирается непосредственно на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину.
Вода, стекающая с лобового откоса, перехватывается поперечной водоотводной канавой. Дно канавы располагают не ниже, чем на расстоянии 1,5 м от верха тоннельной обделки.
Ввиду возможного падения камней с лобового откоса и для предотвращения попадания их на пути, расстояние от низа лобового откоса до портальной стены принимают не менее 1.5 м, а парапет стены не менее чем на 0,5 м выше верха канавы.
Общие принципы проектирования сборных тоннельных обделок.
Сборная обделка тоннеля представляет собой ряд последовательно установленных вподземной выработке колец, которые, в свою очередь, состоят из отдельных элементов Сборные элементы (сегменты) кольца обделки называются тюбингами или блоками.
Рис.1. Сборная тоннельная обделка
Как было указано выше, форма поперечного сечения сборной тоннельной обделки определяется, прежде всего, формой поперечного сечения проходческого щита, а размеры тоннеля зависят от его назначения. В данной работе Dвн=8800, Dв=9500
. В некоторых случаях сборные обделки выполняют из композитных материалов (армометаллоблоки). Выбор материала для элементов сборной тоннельной обделки зависит в первую очередь от иженерно-геологических и гидрогеологических условий заложения тоннеля, разумеется, с учётом экономических факторов.
Кроме внутреннего диаметра тоннельной обделки (Dвн), определяемого назначением тоннеля, необходимо установить оптимальные размеры отдельных элементов её кольца, а именно: размер элемента вдоль оси тоннеля (b-ширина кольца обделки); центральный угол (α) элемента, определяющий его размер по дуге и толщину элемента (h). При назначении этих параметров сборной обделки следует руководствоваться следующими соображениями: чем больше размеры элементов, тем меньше швов между элементами обделки, а, следовательно, и меньше объём работ по их гидроизоляции; меньше операций по монтажу обделки; но вместе с тем вес каждого элемента возрастает, что требует применения более мощного монтажного оборудования; размеры элемента также увеличиваются, затрудняя условия их доставки и установки в кольцо обделки; возрастают значения изгибающих моментов в серединных сечениях элементов. Разумеется, что толщина элемента сборной обделки (правильнее называть этот размер «высотой сечения») уточняется в соответствии с результатами статических расчётов.
На начальном этапе проектирования все выше перечисленные параметры назначаются исходя из опыта проектирования аналогичных тоннелей. Высоту сечения элемента предварительно назначают, используя простые эмпирические формулы. Например:
h = kDвн, (1.1.)
где, k– коэффициент, учитывающий материал обделки и конструкцию продольного стыка (k= 0,02 – 0,065).
Для данной обделки Dвн=8800, Dв=9500,h=350, к=0,04
Конструктивная схема чугунного тюбинга
Чугунный тюбинг представляет собой литой элемент.
Кольцо сборной чугунной обделки монтируется из ребристых элементов, называемых тюбингами. На рисунке представлено аксонометрическое изображение чугунного тюбинга.
Рис.2. Чугунный тюбинг:
1. спинка тюбинга; 2-продольный (радиальный) борт; 3 – поперечный (кольцевой) борт; 4 – дополнительное ребро жёсткости; 5 – болтовые отверстия; 6 – отверстие для нагнетания растворов за обделку.
В спинке тюбинга устраивается отверстие 6 для нагнетания растворов за обделку после её монтажа.
Тюбинги изготавливаются путём отливки в земляных формах. После отливки борта тюбинга обрабатываются на строгальном станке и в них по кондуктору просверливаются болтовые отверстия.
При больших нагрузках, действующих на обделку, в конструкцию тюбинга могут быть введены дополнительные продольные и поперечные рёбра жёсткости
Рис.3. Тюбинги с дополнительными рёбрами жёсткости:
1- спинка тюбинга; 2- болтовые отверстия; 3- продольный борт; 4- чеканочная канавка;
5- отверстие для нагнетания; 6- дополнительные продольные рёбра жёсткости;7- поперечный борт; 8- дополнительное поперечное ребро жёсткости.