Тоннельная обделка Советский патент 1985 года по МПК E21D11/10 

Изобретение относится к подземно му строительству и может быть реали зовано при возведении железнодорож.ных, автодорожных,гидротехнических тоннелей, тоннелей метрополитена и других подземных сооружений в некрепких скальных и полускальных по родах. Цель изобретения- - повышение эффективности поддержания закрепленно го тоннеля и снижение материалоемкости конструкции. На фиг. 1 схематически показана обделка с ребрами, поперечное сечение, вдоль продольной оси тоннеля; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - обделка с ребрами, аксо нометрия; на фиг. 4 - то же, попере ное сечение поперек продольной оси тоннеля; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - обделка с ребрами, аксонометрия; на фиг. 7 - то же, поперечное сечение как вдоль, т и поперек продольной оси тоннеля; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7; на фиг. 9 - обделка с-ребрами,аксонометрия; на фиг. 10 - армирование оболочки и ребер. Тоннельная обделка состоит из оболочки I и продольных 2, поперечных 3 или как продоль,ных 2, так и поперечных 3 ребер. В зависимости о свойств породного массива шагом « продольных и S поперечных ребер, а также высотой li ребер, можно варьир вать. В случае необходимости оболоч ка 1 может быть усилена арматурной сеткой 4, а ребра - арматурными кар касами 5, установленными в прорезях 6. Ребра 2 и 3 могут располагаться своду и стенам выработки, как показано на фиг. 1-9, или только в сводовой части выработки в зависимости от свойств породного окружающ го массива. При проходке в слабоустойчивых породах ребра возможно рас- полагать и в подошве выработки. Продольные 2 и поперечные 3 ребра можно, устраивать в однородных породах. При пересечений разнородных пластов породы целесообразно устройство обделки с продольными ребрами 2 для обеспечения лучшей связи участков тоннеля, находящихся в граничных пластах. Обделку с взаимно пересекающимися ребрами 2 и 3 следует применять в слабоустойчивых породах Ребра устраиваются в породном массивй путем образования прорезей спомощью врубовой машины и ; последующего их заполнения набрызгбетонной смесью. Оболочка также устраивается из набрызг-бетона. В случае устройства ребер поперек продольной оси тоннеля их желательно располагать с шагом, кратным величине заходки для лучшей увязки операции горнопроходческого цикла. Расположение ребер внутри породного массива позволяет сократить размеры поперечного сечения тоннельной выработки, уменьшит ь-объем разрабатываемой породы и устраивать тонкостенную оболочку, несущая способность и жесткость которой зависит главным образом от шага и размеров ребер. Этими параметрами легко варьировать в соответствии с изменением горно-геологических условий по трассе тоннеля. Размеры ребер определяются исходя из условия равенства величины горного давления, приходящегося на одно ребро, величина сц епления бетона с грунтом по наружной поверхности ребра. Шаг между ребрами С , величина заглубления ребра в породный массив h , удельная величина сцепления f, величина горного давления Р при расположении ребер параллельно оси тоннеля расчитывается так. Рассматривается участок обделки длиной в продольном направлении в 1 м. На одно ребро приходится горное давление величиной р . 1. Величина сцепления по поверхности 2 Th. Тогда РЧ . Отсюда ji.-|iВводя коэффициент запаса п, получаютПри шаге между ребрами Ij, , величине заглубления ребра в породный массив Ь , удельной величине сцепления Т, величине горного давления Р, пролете выработки В размер ребра по кривой в поперечном направлении при расположении ребер перпендикулярно оси тоннеля определяется следующим образом. Величина сцепления по наружной поверхности ребра 27. Давление, приходящееся на ребро, Р1. Тогда p.eo-6«2CfiL. P-Io Р Отсюда h 3 С вводом коэффициента запаса п полу чают . В 2 г Г Р 1 При -|1 получают (5) Полученное выражение (5) аналогично (2). Для определения размеров ребер устанавливаемых как в продольном, так и в поперечном направлении, величины, получаемые по формулам (5) и (2) складьшаются. Из справочной литературы определяют, что т/м. Принимая ,5 м; ,2 и т/м, строят графики зависимости fi от Р при различных соотношениях Р и f. Минимальный размер заглубления реб в породный массив находят следующи образом. Как следует из -выражения (1 ), для обеспечения несущей способ ности обделки величина заглубления ребра в породный массив должна быть , Р1 . .- . Р Принимая соотношение --- 1 и предлагая устройство такогоколичества ребер, чтобы В , ,,, „ ,где К к. количество продольных ребер, получают .Р.1- - ,.В 1 .п OS R V 2 - 2К h 7 0,05 В. Для ребер, расположенных в поперечном направлении, из выражения (3) соответственно имеют ,05 By 0 10, h 0,05 В . где --- образом, минимальная величина заглубления ребер в породный массив должна быть не менее 0,05 В, где В - пролет выработки. Максимальную величину заглубления ребер в породньй массив определяют исходя из условия нахождения ребер в зоне нарушенных грунтов (зоне рыхления ). Глубину этой зоны, а следовательно, и заглубление ребра в массив согласно Техническим условиям (вен 125-65) принимают равной высоте h свода давления. Таким образом, максимальная величина заглубления ребер в продольный массив должна составлять ъ ь 5 мйкс 1 2f где h - высота свода давления по Протодьяконову; f - коэффициент крепости породы. При ,5, что соответствует нижней границе области применения предлагаемой конструкции, получайт ,;. 0,2 В. Следовательно, ребра должны быть заглублены в породу не более чем на 0,2 В. Предлагаемая конструкция обеспечивает снижение объема разрабатываемой породы на 6%, объейа бетона на 45%, трудозатр 1т на устройство усиливающих элементов на 43% для обделки с продольными ребрами. При устройстве поперечных ребер эти показатели составляют соответственно 6; 46; 54%. В обоих случаях исключается расход стали.

1. ТОННЕЛЬНАЯ ОБДЕЛКА, вклю чающая оболочку и усиливающие элемен ты, отличающаяся тем, что, с целью повьшения эффективности поддержания закрепленного тоннеля и снижения материалоемкости конструкции, усиливающие элементы выполнены в виде ребер оболочки, забетонированных в прорезях, выполненных в породном массиве, прилегающем к обе- лочке обделки, при этом усиливающие элементы имеют высоту 0,05-0,20 пролета выработки. 2.Обделка по п. I, о т л ич а ю щ а я с я тем, что усиливающие элементы расположены параллельно продольной оси тоннеля. 3.Обделка по п. 1,отличаю щ а я с я тем что усиливающие элементы расположены перпендикулярно продольной оси тоннеля. 4.Обделка по. п. 1, о .т л и ч а - ю щ а я с я тем, что усиливающие элементы расположены как параллельно, так и перпендикулярно продольной оси тоннеля.

Фиг. 2

, 3

F К

I

л

/e. S

rii