Изобретение относится к строительству тоннелей и может быть использовано в дорожном строительстве для прокладки временных подземных дорог, в энергетике и в отраслях связи при прокладке кабелей, в добывающих отраслях при разработках месторождений полезных ископаемых.
Известен демонтируемый кольцевой тоннель, пригодный для горизонтальных выработок, состоящий из сборных оболочек, соединенных между собой механическими средствами, и из демонтажного устройства, включающего упоры (SU а.с. 612522, МПК2 E21D 5/08, опубл. 27.10.99, бюл. №30).
Известен также демонтируемый кольцевой горизонтальный тоннель, состоящий из слоистых оболочек, состыкованных и скрепленных между собой механическими средствами, и демонтажного устройства, включающего упоры (выдвижные проушины) и тяги (тросы) (SU а.с. 1481414, МПК4 E21D 10/04, опубл. 23.05.89, бюл. №19).
Известные тоннели состоят из оболочек, выполненных из одного материала, железобетона. Конструкции их демонтажных устройств включают один вид упоров и один вид тяг и рассчитаны только на последовательное удаление оболочек, т.е. по одной за одну операцию демонтажа.
Тоннель по авторскому свидетельству SU 1481414 является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка демонтируемого универсального кольцевого горизонтального тоннеля, пригодного для широкого диапазона условий эксплуатации, включающих климатические условия, виды грунтов и пород.
Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в расширении эксплуатационных возможностей тоннеля.
Для решения технической задачи и достижения технического результата в демонтируемом кольцевом горизонтальном тоннеле, состоящем из состыкованных и/или скрепленных между собой механическими средствами цилиндрических оболочек, включающих головную и хвостовую цилиндрические оболочки, и демонтажного устройства, состоящего из упоров и тяг, закрепленных на упорах, согласно изобретению упоры его демонтажного устройства установлены и закреплены на переднем торце головной цилиндрической оболочки, а тяги выполнены в виде стержней или тросов, непрерывных по длине или состоящих из соединенных между собой фрагментов, закреплены на упорах механическими соединениями, пропущены последовательно через полости или через стенки всех оболочек и выведены наружу с возможностью присоединения их к силовому устройству для вытягивания оболочек при демонтаже, при этом в частных случаях применения изобретения стенки его цилиндрических оболочек выполнены однослойными или многослойными из железобетона, металла или композиционного материала; дополнительные упоры установлены и закреплены на торцах смежных оболочек; упоры выполнены в виде силовых кронштейнов, балок, пластин или сегментов колец, а тяги - в виде резьбовых стержней или их фрагментов, соединенных между собой втулками, муфтами или свинченных друг с другом; упоры и тяги выполнены из композиционного материала и/или металла; в качестве композиционного материала использован стекло-, полимер- или базальтопластик на основе нити, ровинга, ткани или нитепрошивного полотна и эпоксидного, полиэфирного, винилэфирного или полиуретанового связующего или их комбинации; упоры в виде пластин или сегментов колец выполнены за одно целое с втулками или муфтами, соединяющими фрагменты стержней тяг и установлены между цилиндрическими оболочками; упоры снабжены элементами жесткости, элементы жесткости выполнены в виде цилиндрических втулок жесткости, сквозь которые пропущены тяги в полостях оболочек; элементы жесткости представляют собой ребра жесткости; тросы или стержни, пропущенные через полости цилиндрических оболочек, снабжены дополнительными опорами, выполненными, преимущественно, в виде промежуточных кронштейнов, закрепленных изнутри на стенках цилиндрических оболочек; стенки оболочек выполнены однослойными, упоры - в виде силовых коробчатых кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги выполнены в виде стержней и пропущены через полости оболочек; стенки оболочек выполнены трехслойными, упоры выполнены в виде силовых сегментов колец, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги выполнены в виде стержней, пропущенных через полости оболочек; стенки оболочек выполнены однослойными, упоры - в виде кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, тяги - в виде фрагментов стержней, соединенных муфтами, установленных с опорой на промежуточные кронштейны, закрепленные на внутренней поверхности оболочек, и пропущенных через полости оболочек; стенки его оболочек выполнены трехслойными с промежуточным слоем, составленным из пултрузионных профилей, упоры выполнены в виде кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги выполнены в виде стержней, установленных с опорой на промежуточные кронштейны, выполненные в виде отрезков полого пултрузионного профиля, и пропущенных через полости всех оболочек; стенки оболочек, упоры и тяги выполнены из композиционного материала; стенки его оболочек выполнены трехслойными с промежуточным слоем, составленным из полых пултрузионных профилей, образующих продольные каналы, упоры выполнены в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги - в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, пропущенных через каналы в стенках всех оболочек; стенки его оболочек выполнены трехслойными с промежуточным, выполненным из пенополиуретана, слоем с соосными продольными отверстиями, образующими каналы, упоры выполнены в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги выполнены в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, пропущенных через указанные каналы в стенках оболочек; промежуточные слои стенок его оболочек армированы трубками, вставленными в их соосные отверстия, образующие каналы; стенки его оболочек выполнены однослойными, упоры - в виде кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, и виде пластин, закрепленных на торцах смежных оболочек, тяги выполнены в виде фрагментов стержней, скрепленных муфтами, при этом каждая муфта установлена с упором в пластину упора; стенки его оболочек выполнены однослойными с соосными продольными отверстиями, образующими каналы, упоры - в виде пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги выполнены в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, и пропущены через указанные каналы; стенки его оболочек выполнены однослойными с соосными продольными отверстиями, упоры выполнены в виде пластин, закрепленных на торце головной оболочки, тяги выполнены в виде отрезков стержней, пропущенных через отверстия в стенках оболочек и соединенных на стыках смежных оболочек втулками с отбортовками, при этом отбортовки втулок выполняют роль дополнительных упоров; стенки его оболочек выполнены однослойными с соосными продольными отверстиями, упоры - в виде пластин с отверстиями, соосными отверстиям в стенках оболочек, при этом пластины установлены и закреплены на торце головной оболочки и на торцах смежных оболочек, а тяги выполнены в виде фрагментов стержней, свинченных друг с другом, пропущенных через отверстия в стенках оболочек и через отверстия в пластинах между оболочками; стенки его оболочек выполнены с соосными продольными пазами на их внутренних или наружных поверхностях, упоры выполнены в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяги выполнены в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, и расположенных в упомянутых пазах.
Отличительными от прототипа признаками заявленного тоннеля являются следующие:
а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:
- установка и закрепление упоров его демонтажного устройства на переднем торце головной цилиндрической оболочки,
- выполнение тяг в виде стержней или тросов, непрерывных по длине или состоящих из соединенных между собой отдельных фрагментов,
- закрепление тяг на упорах механическими соединениями,
- пропуск тяг последовательно через полости или через стенки всех оболочек и вывод их наружу с возможностью присоединения к силовому устройству для вытягивания оболочек при демонтаже,
б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:
- выполнение стенок его цилиндрических оболочек однослойными или многослойными из железобетона, металла или композиционного материала,
- установка и закрепление дополнительных упоров на торцах смежных оболочек,
- выполнение упоров в виде силовых кронштейнов, балок, пластин или сегментов колец, а тяг - в виде резьбовых стержней или их фрагментов, соединенных между собой втулками, муфтами или свинченных друг с другом,
- выполнение упоров и тяг из композиционного материала и/или металла,
- использование в качестве композиционного материала стекло-, полимер- или базальтопластика на основе нити, ровинга, ткани или нитепрошивного полотна и эпоксидного, полиэфирного, винилэфирного или полиуретанового связующего или их комбинации,
- выполнение упоров в виде пластин или сегментов колец за одно целое с втулками или муфтами, соединяющими фрагменты стержней тяг, и установка их между цилиндрическими оболочками,
- снабжение упоров элементами жесткости,
- выполнение элементов жесткости в виде цилиндрических втулок жесткости, сквозь которые пропущены тяги в полостях оболочек,
- элементы жесткости, представляющие собой ребра жесткости,
- снабжение тросов или стержней, пропущенных через полости цилиндрических оболочек, дополнительными опорами, выполненными, преимущественно, в виде промежуточных кронштейнов, закрепленных изнутри на стенках цилиндрических оболочек,
- выполнение стенок его оболочек однослойными, упоров - в виде силовых коробчатых кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде стержней, пропущенных через полости оболочек,
- выполнение стенок его оболочек трехслойными из внешнего, внутреннего и промежуточного слоев, упоров - в виде силовых сегментов колец, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде стержней, пропущенных через полости оболочек,
- выполнение стенок его оболочек однослойными, упоров - в виде кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, тяг - в виде фрагментов стержней, соединенных муфтами, установленных с опорой на промежуточные кронштейны, закрепленные на внутренней поверхности оболочек, и пропущенных через полости оболочек;
- выполнение стенок его оболочек трехслойными с промежуточным слоем, составленным из пултрузионных профилей, упоров - в виде кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде стержней, установленных с опорой на промежуточные кронштейны, выполненные в виде отрезков полого пултрузионного профиля, и пропущенных через полости всех оболочек,
- выполнение стенок оболочек, упоров и тяг из композиционного материала,
- выполнение стенок его оболочек трехслойными с промежуточным слоем, составленным из полых пултрузионных профилей, образующих продольные каналы, упоров - в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, и пропущенных через каналы в стенках всех оболочек,
- выполнение стенок его оболочек трехслойными с промежуточным, выполненным из пенополиуретана, слоем с соосными продольными отверстиями, образующими канал, упоров - в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, и пропущенных через указанный канал в стенках оболочек,
- армирование стенок соосных продольных отверстий трубками;
- выполнение стенок его оболочек однослойными, упоров - в виде кронштейнов, закрепленных на торце головной оболочки, и виде пластин, закрепленных между оболочками, а тяг - в виде фрагментов стержней, скрепленных муфтами, каждая из которых установлена с упором в пластину;
- выполнение стенок его оболочек однослойными с соосными продольными отверстиями, образующими сквозные каналы, упоров - в виде пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, пропущенных через указанные сквозные каналы;
- выполнение стенок его оболочек однослойными с соосными продольными отверстиями, упоров - в виде пластин, закрепленных на торце головной оболочки, тяг - в виде отрезков стержней, пропущенных через отверстия в стенках оболочек и соединенных на стыках смежных оболочек втулками с отбортовками, при этом отбортовки втулок выполняют роль упоров;
- выполнение стенок его оболочек однослойными с соосными продольными отверстиями, упоров - в виде пластин, имеющих отверстия, соосные отверстиям в стенках оболочек, установленных и закрепленных на торце головной оболочки и на торцах смежных оболочек, и выполнение тяг в виде фрагментов стержней, свинченных друг с другом, пропущенных через отверстия в стенках оболочек и через отверстия в пластинах между оболочками;
- выполнение стенок его оболочек с соосными продольными отверстиями, упоров - выполнены в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, пропущенных через отверстия в стенках всех оболочек;
- выполнение стенок его оболочек с сосными продольными пазами на их внутренних или наружных поверхностях, упоров - в виде кронштейнов или пластин, закрепленных на торце головной оболочки, а тяг - в виде отрезков стержней, свинченных друг с другом, и расположеных в упомянутых пазах.
Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в независимом пункте формулы изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».
Заявленный демонтируемый кольцевой горизонтальный тоннель обладает следующими преимуществами перед тоннелем по прототипу:
- возможностью выбора структуры стенок цилиндрических оболочек из однослойных, многослойных, со сплошной стенкой или с каналообразующими отверстиями в ней,
- выбором места размещения тяг демонтажного устройства: в полостях оболочек или в их стенках,
- местом размещения основного упора на переднем торце головной оболочки, единственного и достаточного для извлечения коротких и легких тоннелей, преимущественно выполненных из композиционных материалов, а также местами размещения дополнительных упоров на торцах смежных оболочек, необходимых для извлечения длинномерных тоннелей из железобетона или металла,
- выбором материала для изготовления оболочек, упоров и тяг,
- выбором конструктивного исполнения упоров и тяг, а именно: упоров в виде силовых кронштейнов, балок, пластин, сегментов колец, а тяг - в виде тросов и стержней непрерывной длины или составных.
Выбор конструкций и материалов для оболочек, упоров и тяг, выбор мест размещения тяг и упоров обусловлены условиями и сроками эксплуатации тоннеля, его весом, климатическими особенностями и геофизическими особенностями местности, в частности особенностями грунта или горной породы.
Тоннель из подверженных коррозии железобетонных или металлических оболочек с однослойными стенками с металлическими тросами, размещенными в полостях оболочек, предпочтительнее использовать в условиях низкой влажности, сухих грунтов и твердых горных пород.
Тоннель из оболочек с многослойными стенками и со стержнями в качестве тяг, размещенными в полостях или в стенках оболочек, выполненный из химически стойких композиционных материалов, предпочтительнее использовать в условиях повышенной влажности, влажных грунтов и безосколочных горных пород.
Оболочки с многослойными стенками из композиционных материалов в технологическом отношении предпочтительнее, так как их изготавливают на автоматизированном оборудовании со всеми их слоями и каналами в слоях за одно целое.
Выбор выполнения тяг непрерывными по длине или составными зависит от длины тоннеля и удобства монтажа.
Все вышеперечисленное обеспечивает широкие эксплуатационные возможности предложенного тоннеля.
Изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих его, примеров реализации и прилагаемыми чертежами.
На фиг.1 и 2 представлены варианты заявленного тоннеля, вид спереди и сбоку (со стороны головной оболочки), на фиг.3 и 4 показаны варианты тоннеля с размещением тяг в полостях оболочек, частичный вид продольного сечения, на фиг.5-9 представлены варианты тоннеля с размещением тяг в стенках оболочек, частичный вид продольного сечения, на фиг.10 и 11 представлены варианты оболочек с многослойными стенками, промежуточный слой в которых выполнен из пултрузионных профилей, и с вариантами размещения в них тяг, частичное поперечное сечение, на фиг.12 представлен вариант размещения тяг в пазах стенки оболочки, частичное поперечное сечение.
Демонтируемый кольцевой горизонтальный тоннель (фиг.1, 2) состоит из цилиндрических оболочек: головной 1, промежуточных 2 и хвостовой 3, и демонтажного устройства, состоящего из коробчатых кронштейнов 4 (фиг.1) или сегментов 5 колец (фиг.2) в качестве упоров и тросов 6, непрерывных по длине тоннеля, в качестве тяг (фиг.1, 2).
Оболочки 1, 2 и 3 скреплены между собой механическими средствами (не показано). Оболочки 1, 2, 3 тоннеля, показанного на фиг.1, выполнены из полиэфирного базальтопластика и имеют однослойные стенки 7. Аналогичные оболочки 1, 2, 3, представленные на фиг.2, имеют трехслойные стенки 8, состоящие из наружных стеклопластиковых слоев 9 и промежуточного слоя 10 из пенополиуретана.
Демонтажное устройство обоих тоннелей по фиг.1 и 2 предусматривает размещение тросов 6 в полостях 11 всех оболочек тоннеля. Для этого кронштейны 4 и сегменты 5 колец установлены и закреплены на передних торцах 12 соответствующих головных оболочек 1, а тросы 6 закреплены соответственно на кронштейнах 4 и сегментах 5.
Кронштейны 4 и сегменты 5 закреплены болтовыми соединениями 13, а тросы 6 - резьбовыми соединениями 14.
Тросы 6 пропущены последовательно через полости 11 всех оболочек 1, 2 и 3 и выведены из хвостовой оболочки 3 каждого тоннеля наружу с возможностью присоединения их к силовому устройству (не показано) для одновременного извлечения всех оболочек 1, 2 и 3 или совместного вытягивания с поочередным отсоединением и извлечением, начиная с оболочки 3.
На фиг.3 и 4 представлены другие варианты размещения тяг в полостях оболочек. Отличием является использование в качестве упоров уголковых кронштейнов 15, а в качестве тяг - составных стержней 16, фрагменты которых 17, 18 (фиг.3) и 17, 18 и 19 (фиг.4) соединены муфтами 20 друг с другом, а также использование подвески стержней 16 на промежуточных кронштейнах 21 (фиг.3) или на дополнительных упорах 22 (фиг.4).
На фиг.5-9 представлены варианты размещения тяг в стенках оболочек тоннеля, при этом в качестве упоров использованы пластины 23 (фиг.5), в качестве тяг - составные стержни 16, фрагменты 17, 18 и 19 которых свинчены (фиг.5, 8, 9), соединены втулками 24 (фиг.6), соединены втулкой 24, свинчены и подперты опорной шайбой 25 (фиг.7). На фиг.5-7 стержни 16 размещены в каналах, образованных соосными продольными отверстиями 26, выполненными в однослойных стенках 7 оболочек 1, 2, 3, а на фиг.8, 9 стержни 16 размещены в каналах, образованных соосными продольными отверстиями 26, выполненными в промежуточных слоях 10 многослойных стенок 8 оболочек, при этом отверстия 26 на фиг.9 армированы трубками 27.
На фиг.10 и 11 представлены варианты размещения тяг при использовании полых пултрузионных профилей как в качестве промежуточных слоев 10 в многослойных стенках 8 для размещения в них тросов 6, так и в качестве подвесной опоры 28 для размещения тросов 6 в полостях 11 оболочек 1, 2 и 3.
На фиг.12 показаны варианты размещения тросов 6 в продольных пазах 29, выполненных на внутренней поверхности стенки 7 оболочки.
Демонтаж тоннеля. Усилие прикладывают к тросам (или стержням) как к тягам на выходе из тоннеля. Оно передается на упоры, которые своим противодействием обеспечивают натяг тросов (или стержней) и перемещение оболочек до полного их извлечения.
Предложенный тоннель обладает широкими эксплуатационными возможностями, его конструкция надежна и обеспечивает демонтаж в сжатые сроки.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА | 2007 |
|
RU2338111C1 |
Переходной отсек ракеты-носителя и его опорный шпангоут | 2017 |
|
RU2661631C1 |
СПОСОБ РАСЧЕХЛОВКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2017 |
|
RU2658295C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА, КРЕПЛЕНИЯ И ОПУСКАНИЯ ЗАПАСНОГО КОЛЕСА НА БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОМОБИЛЯХ | 1993 |
|
RU2048352C1 |
НАДСТРОЙКА ЗДАНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ | 2013 |
|
RU2579073C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СКОРОСТИ ПАДЕНИЯ КОРНЕПЛОДОВ ПРИ ИХ ЗАГРУЗКЕ В ВАГОНЫ И ХРАНИЛИЩА | 1991 |
|
RU2017393C1 |
Щит для проходки тоннелей | 1980 |
|
SU912943A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РУЧНОГО ДУБЛИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ НАПОЛЬНОГО КРЕПЛЕНИЯ | 2015 |
|
RU2610755C1 |
ТОПЛИВНЫЙ БАК И ЕГО ЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО | 2016 |
|
RU2657137C2 |
СПОСОБ МОНТАЖА КОЛОНН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА КОЛОНН | 2006 |
|
RU2334067C1 |
Изобретение относится к строительству тоннелей и может быть использовано в дорожном строительстве для прокладки временных подземных дорог, в энергетике и в отраслях связи при прокладке кабелей, в добывающих отраслях при разработках месторождений полезных ископаемых. Демонтируемый кольцевой горизонтальный тоннель состоит из состыкованных и/или скрепленных между собой механическими средствами цилиндрических оболочек и включает головную и хвостовую цилиндрические оболочки, и демонтажное устройство, состоящее из упоров и тяг, закрепленных на упорах. Упоры демонтажного устройства установлены и закреплены на переднем торце головной цилиндрической оболочки, а тяги выполнены к виде стержней или тросов, непрерывных по длине или состоящих из соединенных между собой фрагментов, закреплены на упорах механическими соединениями, пропущены последовательно через полости или через стенки всех оболочек и выведены наружу с возможностью присоединения их к силовому устройству для вытягивания оболочек при демонтаже. Технический результат состоит в создании универсального тоннеля, обладающего широкими эксплуатационными возможностями, повышенной надежностью с уменьшением трудозатрат при его сооружении. 23 з.п. ф-лы, 12 ил.
Сборно-разборный тоннель для технологических дорог в карьере | 1987 |
|
SU1481414A1 |
СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ ИЛИ ТОННЕЛЯ | 1995 |
|
RU2114251C1 |
Устройство для синхронного вращения двух электрических двигателей | 1932 |
|
SU29539A1 |
SU 612522 А1, 27.10.1999 | |||
Устройство для усиления секции обделки тоннеля | 1975 |
|
SU546673A1 |
US 5899635 А, 04.05.1999 | |||
МАКОВСКИЙ Л.В | |||
Городские подземные транспортные сооружения | |||
- М.: Стройиздат, 1979, с.134-139. |
Авторы
Даты
2009-01-20—Публикация
2007-05-15—Подача