Подземное сооружение и способ ввода его в эксплуатацию Советский патент 1986 года по МПК E21D11/00 E02B9/06 

2.Сооружетше по n.l, о т л и - чающееся тем, что ограничители встречных радиальных перемещений оболочек имеют упругие прокладки выполненные, например 5 иэ неопрена.

3.Сооружение по и, 2, о т л и - чающееся тем, что боковые поверхности трапецеидальных элементов облицованы металлическим листом и покрыты антидеференционным и гидре- изолируюш11м материалом, например компаундом на основе минугольных масел.

4.Способ ввода в эксплуатацию подземного сооружения, включающий монтаж сооружения 5 засыпку его грунтом и заполнение внутренней средой,

I

Изобретеьше относится к п юмьпплен- ному и транспортному строительству, касается возведения с использованием насыпного грунта подземных сооружений, у которых усилия внешних воздействий преобладают над усилиями внутренних воздействий и может быть использовано при устройстве водоводов и туннелей, подземных емкостей для-хранения жидких и газообразных материалов, строительстве подземных корпусов АЭС и т.п. сооружений.

Цель изобретения - улучшение нап- ряженно-деформативного состояния сооружения.

На фиг.1 дано сооружение водовода или туннеля, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - сооружение емкости для хранения жидких и газообразных материалов, продольный разрез; на фиг.А - то же, поперечный разрез; на фиг.5 - сооружение АЭС , продольный разрез; на 4)иг.6 - то же, поперечный разрез; на фиг.7 - сооружение водовода или туннеля с деталировкой узлов, поперечный разрез; на фиг.8 - разрез А-А на фиг.7; на фиг.9 - узел 1 на фиг.7; на фиг.10 и 11 - разрез Б-Б на фиг.8 (варианты исполнения)

Сооружение представляет собой подземный корпус, состоящий из внешней .оболочки 1 и внутренней оболочки 2, между которыми образована полость 3.

отли чающийся тем, что одновременно с засыпкой грунта в подпружинивающей среде, размещенной между внутренней и внешней оболочками сооружения, создают усилия, величина которых по радиальным направлениям равна величине усилий, передаваемых на сооружение со стороны внешней среды, а при введении сооружения в эксплуатацию создают дополнительное усилие, величина которого равна величине усилий, действующих со стороны внутренней среды, после стабилизации усилий внутренней и внешней сред, подпружинивающую среду сооружения заменяют на твердеющий раствор.

Корпус расположен под насыпным грунтом 4.

Внешняя оболочка 1 состоит из поочередно чередующихся между собой трапецеидальных элементов 5, боковые поверхности которых сходятся с внутренней стороны корпуса, и трапецеидальных элементов 6, боковые поверхности которых сходятся с внешней сто

роны корпуса.

Внутренняя оболочка 2 состоит из поочередно чередуюищхся между собой трапецеидальных элементов 7, боковые поверхности которых сходятся с внешней стороны корпуса, и трапецеидаль- элементов 8, боковые поверхности которых сходятся с внутренней стороны корпуса.

Трапецеидальные элементы 5 внешней оболочки соосны с трапецеидальными элементами 7 внутренней оболочки. Аналогично элементы 6 совпадают по осям с элементами 8.

Поверхности сопрягающихся по осям

элементов с внешней и внутренней стороны корпуса параллельны между собой.

Трапецеидальные элементы 5 внешней оболочки, боковые поверхности которых сходятся с внутренней стороны

корпуса, связаны с помощью анкеров 9 с трапецеидальными элементами 7 внутренней оболочки, боковые поверхности которых сходятся с внешней стороны корпуса. Каждый из анкеров 9 одним

концом может быть закреплен в трапецеидальном элементе внешней оболочки а другим - свободно проходить через отверстие в трапецеидальном элементе внутренней оболочки. Для закрепления анкера 9 на внешней стороне внешней оболочки корпуса используют закладной узел 10, перераспределяюштцй усилия от анкера по поверхности закрепляемого элемента.

Со стороны свободного конца анкера 9 и с внутренней стороны корпуса может быть размещено напрягающее устройство 11, представляющее собой в общем случае гидравлическую пластину Наиболее удобным видом такой пластины может быть гидравлический тороид, т.е. полый кольцевой элемент, заполненный под давлением гидравлической средой. Для предварительной стабилизации профиля корпуса тороид может быть снабжен дополнительной системой обжатия оболочек.

Между трапецеидальными элементами внешней и внутренней оболочек и по осям их сопряжения в радиальном направлении могут быть размещены ограничители радиальных перемещений оболочек навстречу друг друга, причем между анкеруемыми элементами - ограничители 12, а между неанкеруемыми элементами - ограничители 14, а каждый из ограничителей снабжен прослоем эластомера 13. Ограничители 12 и 14 радиальных перемещений могут быть одинаковыми или отличаться по сечению в связи с теми нагрузками, на которые они расчитаны.

Для обеспечения устойчивости ограничителей 12 они размещены на анкерах 9 как на своих осях, для чего в ограничителях выполнены сквозные в радиальном направлении отверстия. Для обеспечения устойчивости ограничителей 14, они размещаются на центрирующих стержнях 15, которые своими концами расположены в соответствующих выемках элементов внешней и внутренней оболочек с обеспечением в них ограниченной свободы перемещения по оси.

Предлагаемое сооружение в варианте, например, водовода, имеющего

le, rtctJI i iintiitJ , .U «u/j,cl , «ncjVLUc: J. площадь поперечного сечения 100 м и более, возводимого под насыпным грунтом, воздвигают следующим образом.

,

10

15

20

25

30

35

0

5

0

5

На заранее спланированной поверхности и по оси будущего водовода монтируют корпус сооружения, состоящий из внешней оболочки 1 и внутренней оболочки 2 с полостью между ними 3. По мере завершения монтажа отдельных участков корпуса их засыпают грунтом 4.

Отдельные элементы 5-8 оболочек корпуса могут быть изготовлены из бетона или железобетона с облицовкой их боковых поверхностей металлическим листом или без него. Их сечение в тангенциальном направлении по отношению к будущему сооружению может быть прямоугольным, шестиугольным или любым иным полигональным очертанием. При этом соблюдается условие, чтобы сопряжение соответствующих элементов по боковьм поверхностям давало бы профиль расчетного сооружения. Толщину элементов назначают в соответствии с прочностными свойствами материала и нагрузками, действующими на них. Боковые поверхности элементов -выполняют сходящимися. Так, боковые поверхности элементов 5 и 8 сходятся с внутренней стороны корпуса, а боковые поверхности элементов 6 и 7 - с внешней стороны.

Угол наклона поверхностей этих элементов по отношению к соответствующим радиальным осям назначают из следующих условий.

В кольцевом направлении боковые поверхности, являющиеся взаимно расклинивающими для оболочек, должны преднапрягать оболочки до расчетного уровня, определяемого как естественными внешними нагрузками со стороны грунта и со стороны объекта использования, так и внутренними нагрузками, являющимися искусственными и действующими на оболочки корпуса со стороны полости между ними.

В продольном направлении элементы оболочек должны взаимно преднапрягать друг друга и обеспечивать продольную устойчивость корпуса.

При монтаже элементов в корпусе может быть использован шаблон, выполненный, например, по внутреннему про- ;,филю корпуса и перемещаемый вдоль оси сооружения по мере монтажа очередного участка корпуса. Перед монтажом в каждом элементе 5 внешней оболочки закрегшяют анкер 9 с использованием закладного узла 10. Этот

узел представляет собой металлическую плиту5 находящуюся на внешней стороне элемента. Свободным концом анкер 9 проходит через элемент 5 по его оси, через будущую полость между оболочками по оси ограничителя

12радиальных перемещений и через смежный по оси элемент 7 внутренней оболочки. На свободном конце анкера 9 размещают напрягающее устройство 11, выполненное в виде, например, гидравлического тороида, снабженного механической системой преднапряжения

Каждый тороид или их отдельные группы имеют автономные системы гид- роснабжения, управление которыми может быть выведено в вспомогательный туннель или на дневную поверхность.

Ограничители 12 радиальных перемещений анкеруемых элементов и ограничители 4 радиальных перемещений неанкеруемых элементов представляют собой цилиндрические бетонные или железобетонные блоки с сквозными отверстиями по оси. Роль их сводится к фиксированию минимального расстоя- . ния между оболочками .1 и 2, передачи части нагрузки с одной оболочки на другзпо, демпфированию передаваемых нагрузок через эластомер 13. Длина каждого блока ограничителей 12 и 4 вместе с прослоями эластомера

13определяется проектным расстоянием между оболочками и возможным перемещением оболочек навстречу друг другу. Поперечное сечение блоков назначается из условия.расчетных нагрузок.

После монтажа корпуса сооружения и засыпки его грунтом заполняют полость меж,а;у оболочками 1 и 2 подпружинивающей средой, которой может быть, например, тиксотропная суспензия, связанная гидравлическим каналом с газовым демпфером и системой

0

5

0

5

0

5

5

подкачки. Концентрация сусчкшзтг назначается по соображениям устойчивости физических свойств суспензии :гфи дл чтельной ее эксплуатации, а также по возможности кольнатации контактов в сопряжении элементов между собой в оболочках.

Пре;1 1агаемая конструкция работает следуюгоим образом.

После сборки корпуса, засыпки его грунтом и одновременно с заполнением корпуса объектом использования осуществляют заполнение полости между оболочкам - подпружинивающей средой, в частности тиксотроп юй суспензией. По мере увеличения давления на корпус с его внутренней стороны от объекта использования увеличивают и давление тиксотропной суспензии. В результате заполнения тиксотропной суспензией промежутков между элементами оболочек происходит кольматация полости и ее герметизация. При эксплуатации сооружения в первые несколько лет в результате процессов стабилизации окрзотающего грунта осуществляют корректировку напряженного состояния оболочек корпуса.

С этой целью преднапрягают, используя гидравлические тороиды, те участки оболочек, которые разгружены от воздействия грунта, например, в зоне образования грунтового свода. Следствием этого соседние участки получают дополнительное обжатие в тангенциальном направлении и материал оболочек оказывается в более благоприятном напряженном состоянии.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществить поэтапный ввод сооружений в эксплуатацию, а также регулировать напряженно-деформативное состоя1гие ее при циклически повторяющихся нагрузках.

qju.l

-...,.,(pusj

фиг4

1229355

Фиг. 7

V%4

ь.

м

i i

854

ф1/г.8

I

1. Подземное сооружение, включающее внешнюю и внутреннюю оболочки, каждая из которых -представлена ид попеременно чередующихся и попарно сопряженных в радиальном направлении трапецеидальных элементов, боковые поверхности которых для одной пары сходятся, а для другой расходятся относительно соответствующей геометрической оси, и полость между оболочками, заполненную подпружинивающей средой, отличающее- с я тем, что, с целью улучшения напряженно-деформативного состояния сооружения, элементы одной из пар сопряженных трапецеидальных элементов снабжены-ограничителем встречных радиальных перемещений оболочек, выполненным в виде упругого блока, а другая пара элементов снабжена анкером, причем один его конец закреплен в трапецеидальном элементе одной оболочки, а другой свободно проходит через трапецеидальный элемент другой оболочки и снабжен гидравлическим то- роидом напрягающим анкер. i W to N9 ;о ее сд ел 0l/2.f

фиг.9

фиг. 10

фиг. 11

Редактор Г.Волкова

Составитель Л.Береэкина Техред Н.Бонкало

Заказ 2428/28Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Пожо