Конструктивные формы сборных железобетонных обделок:
В скальных породах выработку обычно раскрывают на полное сечение с постановкой крепи лишь по контуру. Сечение выработки остается свободным, благодаря чему создаются условия для полной механизации проходческих и бетонных работ, а также для применения обделок, монтируемых из железобетонных элементов.
Сборные железобетонные обделки обладают значительной несущей способностью, и их толщина может быть принята минимальной (до 15 см). Благодаря этому значительно сокращается объем выработки. Условиями эффективного применения сборных обделок в скальных породах являются наличие вблизи от места строительства базы для изготовления железобетонных элементов и возможность точного оконтуривания выработки при взрывании. В противном случае при возникновении переборов породы за проектным контуром, требующих последующего заполнения бетоном или цементно-песчаным раствором, экономичность сборных обделок снижается при одновременном увеличении трудоемкости работ.
На выбор конструкции сборной обделки влияет принятая технология сооружения тоннеля. Возможны две основные схемы организации работ по возведению сборной обделки. В первом случае обделку возводят в непосредственной близости от забоя на расстоянии, обеспечивающем возможность подготовки основания под стены и удобного монтажа, а также исключающем опасность повреждения собранных колец обделки при взрывании породы. При этом время пребывания выработки на временной крепи сводят до минимума. После затвердения цементно-песчаного раствора, которым заполняют зазор между собранной обделкой и породой, развитие остаточных деформаций кровли быстро прекращается и горное давление стабилизируется.
При сборке обделки непосредственно у забоя в коротком призабойном пространстве сосредоточиваются все проходческие и монтажные работы, выполняемые последовательно. Вследствие этого усложняются организация и механизация работ, затрудняется устройство основания под стены обделки.
Во втором случае обделку монтируют на расстоянии 60—100 м от забоя в выработке, закрепленной на всем этом протяжении временной крепью, установленной по ее контуру. При этом заменяют временную крепь постоянной значительно позднее. Проходку и монтаж обделки можно выполнять одновременно, обделку можно собирать на заранее устроенных фундаментах; она не подвергается действию взрывной волны.
Для тоннелей, сооружаемых горным способом, рационально подковообразное очертание, обеспечивающее достаточно хорошее приближение внутреннего контура к габаритам (с учетом размещения оборудования и вентиляционных каналов). Круговое очертание, распространенное при щитовом способе работ, в данном случае нерационально, так как требует выработки избыточного объема и устройства несущего перекрытия под проезжей частью или заполнения нижней части сечения бетоном или камнем.
Элементы обделки, имеющие по условию высокой прочности железобетона небольшую толщину, целесообразно устраивать сплошного сечения. Количество элементов обделки назначают исходя из условий удобного изготовления, перемещения и монтажа, а также наличия необходимых подъемно-транспортных средств. Укрупнение элементов увеличивает устойчивость обделки при монтаже, ускоряет его и уменьшает протяжение подлежащих уплотнению швов между элементами.
При сборке обделки однопутного железнодорожного тоннеля вблизи забоя целесообразно применять сравнительно небольшие блоки; для их установки можно использовать рычажный блокоукладчик.
Примером такой обделки является обделка, запроектированная для устойчивых пород с коэффициентом крепости f = 3 (на 1 пог. м тоннеля: объем выломки 46,6 м3, объем железобетона 7,4 м3). Такая обделка (рисунок 5.7) состоит из шести блоков сплошного сечения. В водоносных породах сечение тоннеля принимают замкнутым. Лотковый блок для облегчения веса имеет полость, заполняемую раствором. Смежные блоки фиксируются в продольных швах монтажными шпильками 1. Для монтажа двух верхних блоков за обделкой устраивают перебор. После установки последнего блока в замковое сечение заводят составной железобетонный вкладыш 2. Вследствие отсутствия связей по поперечным граням блоков перевязка продольных швов смежных колец отсутствует.
Рисунок 5.7 Сборная железобетонная обделка однопутного железнодорожного тоннеля
В средних точках блоков имеются отверстия 3 для нагнетания за обделку цементно-песчаного раствора, используемые также для подъема блоков при монтаже. По внутренним граням блоков устроены фаски, образующие чеканочную канавку 4, заполняемую гидроизолирующим составом. При сборке на некотором удалении от забоя возможно укрупнение элементов обделки.
Наиболее жесткую в поперечном направлении конструкцию, не требующую при монтаже дополнительных связей, имеет обделка, состоящая из двух блоков, опирающихся на предварительно забетонированные ленточные фундаменты. Для возможности установки блоков без устройства перебора в своде необходимо наличие заклиниваемого зазора между блоками и фундаментами.