Обделка напорного туннеля и способ ее возведения Советский патент 1992 года по МПК E02B9/06 

Изобретение относится к строительству подземных гидротехнических сооружен14й, а именно к напорным туннелям ГЭС, ГДЭС и водохозяйственного назначения.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности обделки.

( На фиг. 1 приведена обделка, .поперечный разрез: на фиг. 2 - плоский лоток, план; на фиг. 3 - схема раскрытия продольной трещины в грунте вдоль ряда скважин.

Туннель 1, сооруженный в грунте 2 имеет обделку из кругового бетонного кольца 3 с плоским лотком 4. По краям 5 плоского

лотка 4 выполнены цементационные опорные стенки 6 в грунте 2 вдоль туннеля 1.

Способ выполнения обделки осуществляют следующим образом.

После проходки туннеля 1 возводят кольцо 3 с лотком 4. Стенки 6 выполняют путем бурения в краях 5 лотка 4 рядов 7 цементационных скважин 8 с заходками 9 вдоль туннеля 1 на длине не менее диаметра туннеля i. Скважины 8 бурят под некоторым постоянным углом а к вертикали для охвата стенкой 6 узла 10 стыка лотка 4 с кольцом 3 и Для размещения стенки 6 в зоне концентрации растягивающих напряжений в грунте

2, по активной глубине которой назначают глубину бурения (на фиг. 1 глубина скважин 8 принята равной радиусу туннеля 1). Скважины 8 заходки 9 цементируют одновременно (групповым методом) путем нагнетания в них тампонажного раствора с доведением цементационного давления до образования продольных трещин 11 в грунте 2 вдоль ряда 7 скважин 8. При этом величина цементационного давления может составить 2-3 МПа в зависимости от категории грунта 2 и принимаемого шага скважин 8 в рядах 7, который устанавливают экспериментально.

После завершения нагнетания в скважины 8 заходки 9 стенок 6 на стыках 12 заходок 9 выполняют повторное нагнетание при котором происходит выравнивание раскрытия трещин 11 в стыках 12 (показано пунктиром на фиг. 3), т.е. ликвидируются разрывы в раскрытии, вызванные краевым эффектом при раздельном выпо/ нении стенки 6 заходками 9,-что образует сплошную стенку 6 по длине туннеля 1.

Длина заходки 9 основана из условия минимальной длины нагружения туннельной выработки, при котором деформации в средней части длины соответствуют таковым при нагружении туннеля на бесконечно длинном отрезке. П(}и меньшей длине заходки 9 цементационное давление в скважинах 8 будет иметь местный характер, что не гарантирует образование трещин 11, а соответственно и выполнение стенок 6.

Тампонирование трещины 11 под цементационным давлением образует местную зону предварительных сжимающих напряжений в грунте 2 вдоль туннеля 1, что наряду с также местным омоноличиванием самого грунта 2 и грунта 2 с внешней поверхностью узла 10 приводит к созданию стенки 6 с высокими деформативными и фильтрационными характеристиками в сравнении с таковыми у грунта 2 в естественном состоянии.

Обделка работав следующим образом.

В результате выполнения стенок 6.по краям 5 лотка 4 сохраняется целостность лотка 4, так как давление тгмпонажного раствора при цементации приложено к узлу 10 и прилегающему к краю 5 отрезку лотка 4, обладающим повышенной жесткостью к воздействию наружного давления.

При внутреннем давлении воды в туннеле 1 кольцо 3 работает на растяжение с отпором грунта 2 и частично на изгиб из-за ограничения его радиальной деформации в узлах 10, которые уперты в стенки 6, имеющих высокое местное значение коэффициента удельного отпора. Лоток 4 за счет

различия отпоров у края 5 и в середине также частично работает на изгиб с растягивающими напряжениями на внешних волокнах, примыкающих к грунту 2. При атом величина напряжений значительно меньше, чем в кольце 3. Узел 10 работает совместно со стенкой 6, который ограничивает раскрытие Б нем стыка. Стенка 6 расположена в зоне концентрации растягивающих напряжений в грунте 2 и поэтому фильтрующие трещины в ней не возникают.

Таким образом, за счет сохранения целостности обделки в строительный период надежной ликвидации опасности образования фильтрующих трещин в стыках и в грунте повышается эксплуатационная надежность обделки.

. Изобретение целесообразно использовать в скальных и полускальных грунтах, в том числе в слабоцементируемых (при обычных методах цементации), учитывая, что трещины в грунте, как пути введения в нем цемента; будут образовываться искусственно.

Форму л а изобретения

1.Обделка напорного туннеля, выполненная в поперечном сечении в виде бетонного кольца с плоским лотком в нижней части, и цементационной завесой, заглубленной в грунт под лотком, отличающая с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, цементационная завеса выполнена в виде цементационных опорных стенок, расположенных вдоль туннеля по краям плоского лотка на границе с криволинейной частью бетонного кольца.

2.Способ возведения обделки напорного туннеля, включающий возведение бетонного кольца с плоским лотком в нижней части и образование цементационной завесы путем бурения рядов в лотке на длине заходки вдоль туннеля с заглублением в грунт и нагнетанием в них тампонажного раствора, отличак: щийся тем, что цементационную завесу выполняют в виде опорных стенок, образуемых вдоль ряда скважин заходки, скважины заходки размещают на длине не менее диаметра туннеля, а при нагнетании в скважины заходки тампонажного раствора доводят давление нагнетания до образования продольных трещин в грунте вдоль ряда скважин.

3.Способ по п. 2, отличающийся тем, что после завершения нагнетания в скважины тампонажного раствора и образования трещин в грунте в ряду скважин на стыках заходок выполняют повторное нагнетание.

Изобретение относится к строительствугидротехнических подземных сооружений, а именно к напорным туннелям ГЭС, ГАЭС и водохозяйственного назначения. Цель изобретения - увеличение эксплуатационной надежности обделки. Обделка включает круговое бетонное кольцо 3 с плоским лотком 4 и цементационную завесу в лотке. Завеса-выполнена в виде опорных стенок 6 путем бурения цементационных скважин 8 с заглублением в грунт и нагнетания в них тампонажного раствора. Опорные стенки 6 устраивают по краям плоского лотка вдоль туннеля 1. При осуществлении способа выполнения обделки цементационные опорные стенки выполняют путем бурения рядов скважин 8 с заходками вдоль туннеля 1 на длине не менее диаметра туннеля с цементацией заходки с доведением Давления до образования продольных трещин в грунте 2 вдоль ряда 7 скважин. На стыках заходок выполняют повторное нагнетание. 2 с. и 1 З.П. ф-лы, 3 ил.

rri

IPml

tf

NJ