2.2. Обоснование принятого к проектированию типа обделки

Определяющими факторами выбора типа обделки являются коэффициент упругого отпора (К= 0,4 10⁵кН/ м³) и величина гидростатического давления

(Р_гс = γ_в h_в = 5 10 = 50 кН/ м ²=0,05МПа)

Так как тоннель находится в песчаных слабо обводненных грунтах, то принимаем железобетонную блочную обделку сплошного поперечно сечения со связями (рисунок 2.3). Наличие постоянных связей между блоками в кольце и между ними способствует сохранности швов и герметичности обделки.

3. Проектирование конструкции обделки

3.1. Проектирование кольца обделки

Проектирование тоннельной обделки начинаем с формирования ее конструкции. Процесс конструирования состоит из:

– исходя из габарита приближения строения, принимаем внутренний диаметр мм, для перегонного тоннеля;

– материал обделки – железобетон, рабочее сечение элементов пронимаем прямоугольное 1000х200, а следовательно мм;

– кольцо обделки разбиваем на восемь блоков: 5 – нормальных, 1– лотковый и 1 – замковый;

– принимаем цилиндрические продольные стыки. С постоянными связями между блоками в кольце и между ними способствует сохранности швов и герметичности обделки.

3.2 . Конструкция нормального и замкового сегментов кольца обделки

Железобетонные блоки изготавливают из бетона марки не ниже W8 по водонепроницаемости и класса B30 по прочности в соответствии с ТУ 600-334-001-92. Наружная поверхность блоков дополнительно покрывается гидроизолирующей мастикой. Стыки между блоками в кольце – цилиндрические выпукло-вогнутого типа. Для устройства дополнительных связей между кольцами в каждом блоке имеется по два углубления (кессона) глубиной 130 мм, которые расположены в третях длины блока. Толщина поперечных бортов кессона равна 170 мм. В них предусмотрено продольное отверстие диаметром 50 мм для связевого болта и поперечное 20 мм, для инъекционной герметизации связевого узла.

Конструкция замкового сегмента состоит из двух вкладышей.

3.3. Конструкция радиальных и кольцевых стыков сегментов

Для выполнения угловых связей во всех блоках с внутренней стороны в каждом углу предусмотрена закладная деталь МН1 в виде стальной пластины размерами 170х170х10 мм, приваренной к стержням рабочей арматуры. Пластины расположены с углублением на 40 мм относительно поверхности блока. Такие закладные детали имеются и в замковых вкладышах. После монтажа колец блоки в углах соединяют между собой арматурными стержнями, которые привариваются к этим закладным деталям. Площадь сечения таких стержней должна быть не меньше площади сечения рабочей арматуры блока. Герметизацию узлов связи составом «Монофлекс», наносимый методом торкретирования во время производства гидроизоляционных работ в тоннеле.

4. Расчет обделки

4.1. Составление схемы нагрузок на обделку

Схема нагрузок представляет собой сочетание конструктивной схемы обделки, активных и пассивных воздействий на нее. Конструктивная схема графически изображается в виде контура круговой оси кольца обделки .

Так как под действием внешних нагрузок q и р деформации кольца в верхней части направлены от породы(безотпорная зона), а на остальной части – на породу, со стороны которой возникает упругий отпор, то на схеме нагрузок необходимо выделить безотпорный участок контура.

Способ определения горного давления на обделки тоннелей, сооружаемых щитовым способами, зависит от возможности сводообразования в грунте. Поэтому сначала необходимо вычертить возможный контур обрушения в соответствии с гипотезой сводообразования профессора М.М. Протодьяконова.

Высота свода обрушения грунта: h₁= ,

где B – пролет свода обрушения, м;

f –коэффициент крепости грунта,

Пролет свода обрушения в случае выработок сводчатого очертания:

B =

где R – радиус обделки, м;

φ_с –среднее значение кажущегося угла внутреннего трения грунта, град.

где φ₁, φ₁ и С₁, С₂ –значение кажущегося угла внутреннего трения грунта и высота слоев грунта соответственно в первом и втором слое, град и м.

Проверяем условия H < 2h₁5,55>2∙7,48=14,95.

Т.к. расстояние от обделки до поверхности земли менее 2h₁ и грунт песчаный , то сводооброзование не возможно, а горное давление определяется от всего слоя грунта над поверхностью тоннеля.

Расчетное значение вертикальной равномерно распределенной нагрузки:

где γ_f – коэффициент надежности по нагрузке.

Нормативная равномерно распределенная горизонтальная нагрузка на обделку равна:

Расчетное значение горизонтальной нагрузки в верхней точке тоннельной обделки равно:

Расчетная равномерно распределенная горизонтальная нагрузка на уровне раздела слоев:

Расчетная равномерно распределенная горизонтальная нагрузка на уровне лотка обделки равна:

Собственного веса обделки составит:

Равномерно распределенная расчетная нагрузка от собственного веса составит:

Временная нагрузка от автомобильного транспорта на поверхности определяется от тяжелой одиночной нормативной нагрузки НК-112.

Нормативное вертикальное давление грунта на обделку , от НК – 112 равно

где Р₁ – осевая нагрузка, равная 275 кН;

А и Б – размеры площади передачи нагрузки в грунте на уровне верха обделки, м

Здесь

Расчетное вертикальное давление грунта на обделку , от НК – 112 равно

Нормативное горизонтальное давление грунта на обделку , от НК – 112 равно

Расчетное горизонтальное давление грунта на обделку , от НК – 112 равно

Таблица 4.1. Значения нагрузок, принимаемые в расчетной схеме

Наименование нагрузки	Обозначение	Величина, кН/м2
Вертикальные:
от толщи грунта	qd	109,89
от временных нагрузок	qнкd	12,23
от собственного веса	qdG	0,31
Горизонтальные:
в верхней точки обделки	рd1	18,12
на границе раздела слоев	рd2	29,39
в нижней точки обделки	рd3	37,76
от временных нагрузок	рнкd	3,17
Принимаем в рас. схеме:
вертикальные	qd	122,43
горизонтальные:
в верхней точки обделки	рd1	21,30
на границе раздела слоев	рd2	32,56
в нижней точки обделки	рd3	40,93

Рисунок 4.1. Схема нагрузок обделки кругового очертания