Модульный железобетонный элемент сборной тоннельной обделки Советский патент 1993 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к конструкциям тоннельной обделки и, в частности, может быть использовано для крепления коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром 2,6; 3,6 и 4,0 м, сооружаемых щитовым способом.

Известен железобетонный элемент сборной тоннельной обделки, имеющий в

плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом, продольные торцы элемента выполнены по цилиндрическим поверхностям, а боковые стороны снабжены с одной стороны выступом, с другой - пазом.

Недостатком известной конструкции является то, что длина элемента обделки по дуге соответствует только определенному

диаметру тоннеля и для крепления выработок других сечений, сооружаемых обычными проходческими щитами, использована быть не может. Такое положение предопределяет большое разнообразие в размерах элементов обделки для разных диаметров тоннелей и высокую стоимость их изготовления.

Известен также модульный железобетонный элемент тоннельной обделки, принятый за прототип, имеющий в плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом, продольные торцы элемента выполнены по цилиндрическим поверхностям, а боковые стороны являются плоскими, имеющими в местах соединения со смежными элементами ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей.

Недостатком конструкции является то, что принятые геометрические размеры элементов позволяют использовать их для крепления тоннелей разных диаметров, но только при применении специальных модульных проходческих щитов.

Целью изобретения является снижение стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей возможность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными проходческими щитами. -

Поставленная цель достигается тем, что длина основного элемента по дуге определена из следующего выражения 2 л

l Ri

Ж

(1)

Значения чисел элементов N2 N3 ...Ns в кольцах обделок остальных диаметров, монтируемых в обычных проходческих щитах с внутренними радиусами R2 R, ... Rs.подобраны из цепочки равенств

, п ТС NT

d2 + R,2 + 2R, .d-cos(Ј-Ј)1/2

RiB-Zi.

(2)

где

Ri (R1B - d - Zi):

sin N1

sin

я Nf

с условием, чтобы минимальные строительные зазоры между хвостовой оболочкой щита и тоннельной обделкой Z2,...,Zs находились в пределах 10-25 мм (i 2,../S); 2d - толщина элемента обделки.

Для некоторых диаметров обделок может получиться нецелое значение NI. что обусловливает введение дополнительного элемента, размер которого соответствует

дробной части NI.I С целью сохранения принципа модульности этот элемент должен изготовляться в тех же опалубочных формах, что и для основных элементов, пу5 тем установки в них съемной вставки с профилем, соответствующим форме продольного стыка блока.

Размер дополнительного элемента должен находиться в интервале определяемом

Ю минимальным значением, исходя из условий прочности, равным двум толщинам блока (4d), и максимальным значением, определяемым геометрическими размерами съемной вставки, зависящими от пара15 метров геометрии продольного стыка (по опыту проектирования вставок их размер не превышает 0,1 длины основного элемента). Из проведенного патентного поиска установлено, что все отличительные признаки

20 сборной тоннельной обделки с размерами элементов, установленными .из выражений (1) и (2), являются новыми и только их совокупность позволяет достичь указанную цель.

25 На фиг.1, 2 и 3 показано поперечное сечение коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром соответственно 2,6; 3,6 и 4,0 м, пройденных обычными проходческими щитами и закрепленных мо30 дульными сборными железобетонными элементами с числом элементов в кольце обделки: для тоннелей диаметром 2,6 м - 5 основных и один дополнительный элемент; для тоннелей диаметром 3,6 м - 8 основных

35 элементов и для тоннелей диаметром 4,0 м - 9 основных элементов. На фиг.4 - модульный элемент сборной обделки в плане; на фиг.5 - то же, разрез,

Показанные на фиг.1-5 основные пара-40 метры модульных элементов обделки (длина по дуге I, ширина b и толщина 2d), а также их число в кольце обделки N для разных диаметров тоннелей с учетом обеспечения минимальных строительных зазоров Z меж45 ду хвостовой оболочкой щита и тоннельной обделкой могут быть получены из выражений (1) и (2).

Модульный элемент 1 сборной тоннель- 50 ной обделки имеет в плане вид прямоугольника длиной I, толщиной 2d, шириной Ь, изогнутого по дуге окружности с наружным RH и внутренним Rb I радиусами и арматурным каркасом 2. Продольные торцы злемен- 55 та выполнены в виде вогнутой 3 и выпуклой 4 поверхностей, очерченных по кривым разных радиусов. Боковые стороны элемента являются плоскими, причем на одной установлены два металлических штыря 5, а на другой устроены ниши 6.

Длина ниш составляет 10-15 диаметров штыря, а ширина - в 1,5-2 раза больше дибметра штыря. Это необходимо для обеспечения подвижности элементов при монтаже смежных колец обделки.

На внутренней поверхности элемента в кольцевых стыках выполнены профильные кайавки 7 для чеканки швов обделки.

Каждый элемент снабжен монтажными петлями 8 для крепления его к захватному приспособлению щитового блокоукладчика. Зо|на бетона у петель усиливается прутковой арматурой или металлическими сетками. Для нагнетания тампонажного раствора в зэкрепное пространство в элементах об- де|лки имеются отверстия 9..

Модульные сборные элементы монтируются в готовую тоннельную обделку необходимого (проектного) диаметра с помощью щитового блокоукладчика путем варьирования их числа в кольце. Монтаж очередного кольца начинается с укладки лоткового блока, затем попеременно справа и слева от него, без перевязки ифов, укладываются следующие модульные б/)оки и поджимаются щитовыми домкрата- Mill к ранее смонтированному кольцу. По- следкей устанавливается распорная шланга, предохраняющая кольцо обделки of развала. Замковый блок заводится в кольцо обделки только после очередной пе- р движки щита при разжатом положении рйспорной штанги, установленной на рас- сдоянии в 1 /3 ширины кольца по ходу щита. Верхние домкраты отводятся в исходное по- лфжение, замковый блок блокоукладчиком заводится с торца в образовавшийся зазор и домкратами подается вперед на половину ширины кольца, затем штанга снимается, а блок досылается до своего проектного положения в кольце. Смежные кольца соединяются между собой при помощи штырей 5, входящих своими концами в ниши-б. Приведённые выше размеры штырей и ниш обеспечивают самоцентрирование и фиксацию элементов в кольце обделки.

После выхода из хвостовой оболочки проходческого щита (на фиг. не показано) Собранное кольцо обделки деформируется и приобретает форму незначительного эллипса.

Эти деформации происходят без разрушения модульных элементов обделки, благодаря цилиндрическим поверхностям стыков, которые работают в кольце как шарнир.

Затем производится чеканка швов и нагнетание тампонажного раствора в закрепное пространство.

Практическое определение параметров

модульного блока обделок, возводимых в тоннелях, строящихся с применением обычных проходческих щитов с диаметрами оболочек 2Ri , 2R2B,...,2RsB производится с использованием формулы (2).

0 Радиус RiB рассматривается как базовый, по отношению к которому ведется расчет, заключающийся в последовательном подборе значений числа блоков Mr, N2....,№ в кольце обделки и определении величин

5 строительного зазора-Zi, Z2,...,Zs. В процес се расчета числа блоков NI.....NS должны быть целыми или иметь одинаковые дробные части. Рассчитываемые по формуле (2) зазоры Zi (i 2,..,,S) должны удовлетворять

0 условию

Zi (10-25) мм.(3) Указанный подбор осуществляется следующим образом.

Задаются значением Nt и зазором ZL

5 Подбирается такое значение N2, целое или с дробной частью N2 Ni, чтобы вычисленный по формуле (2) строительный зазор Z2 удовлетворял условию (3). Если это условие не выполняется, устанавливают новое

0 значение Мч, выбирают N2 и процесс продолжается. В противном случае производится подбор следующего значения: Na с вычислением 2з и так далее, до тех пор, пока не определится весь ряд NiZi, N2Z2,...,NsZs.

5 В табл,1 приведены результаты определения значений числа блоков Ni, N2, № в кольце обделки применительно к обычным

в

,в

проходческим щитам с 2Ri 4,0 м; 2R2 3,6 м и 2R38 2,56.м без учета условия (3).

0 В таблице приведены варианты расчетных значений основных параметров модульной обделки.

Как видно из таблицы, условие (3) иск5 лючаёт использование варианта 1, оставляя для проектирования модульной обделки варианты 2 и 3.

Использование предлагаемых модульных элементов сборной обделки для крепле0 ния тоннелей разных диаметров, сооружаемых обычными проходческими щитами, за счет унификации размеров элементов, позволяет отказаться от изготовле- н ия нескольких типоразмеров

5 существующей тоннельной обделки, повысить качество продукции, улучшить организацию проходческих работ, исключить применение дорогостоящих модульных проходческих щитов.

Формула изобретения .1. Модульный железобетонный элемент сборной тоннельной обделки, имеющий в плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом, продольные торцы элемента выполнены по цилиндрическим поверхностям, а боковые стороны являются плоскими, имеющими в местах соединения со смежными элементами ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей, отличаю щи и с я тем, что, с целью снижения стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей возможность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными проходческими щитами, длина основного элемента по дуге определяется из выражения i R$i /Ni, а значения чисел элементов Na N3... NS в кольцах обделок остальных диаметров, монтируемых в обычных проходческих щитах с внутренними радиусами RaB ... RSB, подбираются из равенств

d2 + R,2 + 2R,-d.Cos(-Ј)1/2

RiB-Zi.

в

sin

я

ГС

Ri (RiB-d-Zi.)-- -Ј i

sin

Nl

2d толщина элемента: при этом минимальные строительные зазоры между хвостовой оболочкой щита и тоннельной обделкой Z2,...,Zs должны находиться в пределах 10-25 мм.

2. Элемент по п.1, от л и ч а ю щи и с я тем, что при нецелых значениях Ni для некоторых диаметров тоннельной обделки, в обделку введен дополнительный элемент, соответствующий дробной части N1, имеющий размеры по дуге не мене двойной толщины и не более 0,9 длины дуги элемента, соответствующего целой части N1, причем дополнительный элемент изготовлен в той же опалубочной форме.

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к конструкциям тоннельной обделки и, в частности, может быть использовано для крепления коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром 2.6, 3.6 и 4,0 м, сооружаемых щитовым способом. Цель изобретения - снижение стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей возможность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными проходческими щитами. Элемент имеет в плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом. Продольные торцы элемента (3) выполнены по цилиндрическим поверхностям. Боковые стороны Э являются плоскими и имеют в местах соединения со смежными Э ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей. Длина основного Э по дуге определяется из выражения I Ri2yr /N1, а значения чисел Э Na N3....,Ns в кольцах обделок остальных диаметров с внутренними радиусами R2B ... RSB подбираются из равенств id2 + Rr + 2Rt -d -cos (лг/Ni + в RiB - Zl. где Ri (RiB - d - Zi) sintt/Ni , 2d sin л/Jvij1 - толщина Э, Zz...Zs - минимальные строительные зазоры между хвостовой оболочкой щита и тоннельной отделкой. 10 Zi 25 мм. При нецелых значения NI для некоторых диаметров тоннельной обделки в отделку введен дополнительный элемент (ДЭ), соответствующий дробной части NI. Размеры ДЭ по дуге не менее двойной толщины и не более 0,9 длины дуги Э. ДЭ изготовлен в той же опалубочной форме, что и Э. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил. + W Ё VI ю ел о VI

Фиг Л

«иг.2