ТОННЕЛЬНАЯ ОБДЕЛКА Российский патент 2003 года по МПК E02D29/00 E21D11/08 

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к транспортному строительству и может быть использовано при возведении тоннельных обделок транспортных тоннелей и тоннелей метро.

Уровень техники
Известна тоннельная обделка, состоящая из сборных железобетонных элементов, покрытых стальным листом и соединенных посредством болтов (заявка Японии 303959, E 21 D 11/14, Е 21 D 11/15, 1989 г.).

К недостаткам известной конструкции можно отнести отсутствие гидроизоляции и сложность обнаружения и ликвидации протечек, возникающих в процессе эксплуатации, что затрудняет ее использование в обводненных грунтах.

Наиболее близкой предлагаемому изобретению является тоннельная обделка, включающая наружную и внутреннюю ограждающие конструкции и размещенный в зазоре между ними слой гибкой гидроизоляции (авт. св. СССР 1271974, Е 21 D 11/10, 9/06, 1986 г.).

В процессе эксплуатации тоннельной обделки при раскрытии трещин в наружной ограждающей конструкции возможно проникновение грунтовых вод, их распределение по поверхности гибкой гидроизоляции и последующее проникновение во внутреннюю ограждающую конструкцию. При этом точное обнаружение протечки так же как и их ликвидация затруднено вследствие растекания влаги по поверхности многослойного изоляционного материала.

Сущность предлагаемого изобретения
Целью создания предлагаемого изобретения является повышение гидроизоляционных и эксплуатационных характеристик тоннельной обделки.

Поставленная цель достигается тем, что в тоннельной обделке, включающей наружную и внутреннюю ограждающие конструкции, в зазоре между которыми размещен слой гидроизоляционного материала, согласно изобретению, в качестве гидроизоляционного материала использован жидкий неорганический материал, в котором создано внутреннее давление, превышающее наружное гидростатическое давление, удельная плотность гидроизоляционного материала превышает удельную плотность воды, а ограждающие конструкции выполнены из сборных железобетонных и/или чугунных колец, в зазоре между ограждающими конструкциями установлен фиксирующий арматурный каркас и кольцевые перегородки, жестко соединенные с ограждающими конструкциями и разделяющие зазор на отдельные герметичные отсеки, причем кольцевые перегородки снабжены клапанами и патрубками, выведенными внутрь тоннеля. Величина зазора между ограждающими конструкциями может составлять не менее 0,005 D, где D - диаметр тоннеля, а расстояние между кольцевыми перегородками кратно числу колец и составляет не менее 2В, где В - ширина кольца.

Предлагаемое конструктивное выполнение тоннельной обделки за счет использования жидкого материала с плотностью, превышающей плотность воды, препятствует проникновению грунтовых вод в образовывающиеся в процессе эксплуатации трещины наружной ограждающей конструкции. При этом необходимость использования неорганического материала для жидкого гидроизоляционного слоя обусловлена требованием длительного сохранения его физических свойств, например, вязкости. Установленный между ограждающими конструкциями арматурный каркас обеспечивает создание фиксированного зазора, то есть создание равномерного давления слоя жидкого гидроизоляционного материала на ограждающие конструкции. Находящийся под давлением жидкий гидроизолирующий материал при нарушении сплошности наружной ограждающей конструкции (образование трещин, раскрытие швов) проникает в трещины, заполняет их и вытесняет воду. При использовании предлагаемого технического решения обеспечиваются наиболее оптимальные условия работы двухслойной обделки: наружная ограждающая конструкция практически не испытывает давления, так как давление со стороны грунта уравновешивается давлением жидкости изнутри, а внутренняя ограждающая конструкция равномерно обжата давлением жидкости снаружи, что обеспечивает работу обделки на восприятие только сжимающих усилий. Конструктивное выполнение обделки с разделением зазора между ограждающими конструкциями на герметичные отсеки облегчает нагнетание жидкого гидроизолирующего материала в последние и поддержание его внутреннего давления на заданном уровне, превышающем величину наружного гидростатического давления, позволяет по величине давления в конкретном герметичном отсеке, то есть на конкретном участке тоннельной обделки, судить о наличии или отсутствии протечек. Предлагаемое размещение кольцевых перегородок на расстоянии, кратном числу колец ограждающих конструкций обделки, обеспечивает простоту монтажа последних и возможность контроля герметичности каждого отсека.

Таким образом, предлагаемая конструкция тоннельной обделки обеспечивает повышенную водонепроницаемость за счет предотвращения возможных протечек, отличается простотой эксплуатации и повышенной ремонтопригодностью. Кроме того, наличие внутреннего податливого слоя жидкого гидроизоляционного материала снижает влияние возможных динамических воздействий на наружную ограждающую конструкцию. Предлагаемое изобретение целесообразно использовать при проходке тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях.

Перечень чертежей:
фиг.1 - тоннельная обделка, поперечный разрез;
фиг.2 - тоннельная обделка, продольный разрез А-А.

Предлагаемая тоннельная обделка включает наружную и внутреннюю ограждающие конструкции 1 и 2, слой жидкого гидроизоляционного материала 3, фиксирующий арматурный каркас 4. В продольном направлении зазор между ограждающими конструкциями 1 и 2 посредством кольцевых перегородок 5 разделен на герметичные отсеки 6. Кольцевые перегородки 5 снабжены клапанами 7 и патрубками 8, на которые могут быть установлены съемные манометры 9. Наружная 1 и внутренняя 2 ограждающие конструкции выполнены из сборных железобетонных и/или чугунных колец 10 и 11, соответственно.

Пример реализации предлагаемого изобретения
Сооружение тоннельной обделки осуществляют следующим образом. После разработки породы производят монтаж наружной ограждающей конструкции 1, устанавливают фиксирующий арматурный каркас 4 и кольцевые перегородки 5, которые жестко соединяют с наружной ограждающей конструкцией 1. Затем монтируют внутреннюю ограждающую конструкцию 2, соединяют ее с кольцевыми перегородками 5, после чего устанавливают клапаны 7 и патрубки 8. При выполнении тоннельной обделки 1, например, из сборных железобетонных колец 10, при диаметре тоннеля D, равном, например, 6,0 м, толщина внутренней ограждающей конструкции 2, выполненной из сборных железобетонных колец 11, составит 0,2 м, а ширина зазора между слоями 1 и 2 0,04 м. После монтажа тоннельной обделки в зазор между конструкциями 1 и 2 через патрубки 8 под давлением нагнетается жидкий гидроизолирующий материал 3, в качестве которого, например, может быть использовано трансмиссионное масло. Величина внутреннего давления гидроизоляционного материала 3 выбирается в зависимости от гидрогеологических условий места проходки тоннеля из условия уравновешивания наружного гидростатического давления. В процессе эксплуатации тоннельной обделки, посредством устанавливаемых на патрубки 8 съемных манометров 9, в отсеках 6 регулярно контролируют величину внутреннего давления гидроизоляционного материала 3, что позволяет быстро и точно определить место протечки и ликвидировать ее.

Предлагаемая конструкция не требует создания специального производства для изготовления ее элементов и позволяет выполнять поэтапный ввод тоннельной обделки в эксплуатацию, что также является преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с известными техническими решениями.

Изобретение относится к транспортному строительству и может быть использовано при возведении тоннельных обделок транспортных тоннелей и тоннелей метро. Тоннельная обделка включает наружную и внутреннюю ограждающие конструкции, в зазоре между которыми размещен слой гидроизоляционного материала. Новым является то, что в качестве гидроизоляционного материала использован жидкий неорганический материал, в котором создано внутреннее давление, превышающее величину наружного гидростатического давления, удельная плотность гидроизоляционного материала превышает удельную плотность воды, а в зазоре между ограждающими конструкциями установлен фиксирующий арматурный каркас и кольцевые перегородки. Технический результат изобретения состоит в повышении гидроизоляционных и эксплуатационных характеристик тоннельной обделки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Тоннельная обделка, включающая наружную и внутреннюю ограждающие конструкции, в зазоре между которыми размещен слой гидроизоляционного материала, отличающаяся тем, что в качестве гидроизоляционного материала использован жидкий неорганический материал, в котором создано внутреннее давление, превышающее величину наружного гидростатического давления, удельная плотность гидроизоляционного материала превышает удельную плотность воды, а в зазоре между ограждающими конструкциями, которые выполнены из сборных железобетонных и/или чугунных колец, установлен фиксирующий арматурный каркас и жестко соединенные с наружной и внутренней ограждающими конструкциями кольцевые перегородки, разделяющие зазор на герметичные отсеки, причем перегородки снабжены клапанами и патрубками, выведенными внутрь тоннеля. 2. Тоннельная обделка по п.1, отличающаяся тем, что ширина зазора между ограждающими конструкциями составляет не менее 0,005D, где D - диаметр тоннеля. 3. Тоннельная обделка, выполненная по одному из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что расстояние между кольцевыми перегородками кратно числу колец ограждающих конструкций и составляет не менее 2В, где В - ширина кольца.