Конструкции порталов и оголовков тоннелей:
Переход от тоннеля к выемке, обычно называемой предпортальной, осуществляется при помощи портала для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель. В состав портала входят: торцовая стена с входным отверстием, в зависимости от рельефа местности располагаемая перпендикулярно оси тоннеля (прямой портал) или под углом к ней (косой портал), водоотводная канава и первое кольцо обделки, в наибольшей степени подвергающееся выветриванию и иногда облицовываемое кладкой из естественного камня.
Для устройства портала выполняют срезку и укрепление лобового откоса. Торцовая стена связывается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или отрезков прокатных профилей и опирается непосредственно на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину (рисунок 4.16). В недостаточно устойчивых грунтах торцовая стена может опираться на продольные подпорные стены, поддерживающие откосы предпортальной выемки. Такое решение облегчает статическую работу торцовой стены и одновременно способствует уменьшению объема предпортальной выемки. Подошвы торцовой и боковых портальных стен заглубляются относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания грунтов в их основании.
Рисунок 5.8 Конструкции тоннельных порталов без продольных подпорных стен: а — для пород с коэффициентом крепости f = 1÷1,5; б — то же при f ≥ 2,0
Откосы и дно канав защищают от размыва и просачивания воды мощением или бетонным покрытием.
Дно канавы располагают не ниже чем на расстоянии 1,5 м от верха тоннельной обделки для обеспечения слоя породы, достаточного для амортизации возможных ударов камней, скатывающихся с лобового откоса.
В крепких скальных породах с лобовыми откосами, близкими к отвесным, отпадает необходимость в их поддержании и отводе воды, собирающейся с небольшой площади. В этом случае для архитектурного оформления входов в тоннель устраивают параллельные лобовому откосу оголовки, представляющие собой облицовку из бетона или естественного камня по контуру входного отверстия, а иногда и части лобового откоса. Однако и в этом случае конструкция оголовка должна предусматривать защиту от падения камней на пути или проезжую часть дороги.
Вопросы для текущего контроля и зачёта.
Какую крепь целесообразно использовать в мягких и слабых породах?
Какой материал и по какой причине получил наибольшее распространение для тоннельных обделок?
Как работает пластбетон?
Какое крепление применяют в крепких, скальных породах?
В каких случаях в выработках устраивают обратный свод?
В каких случаях устраивают несимметричную конструкцию обделки?
Какая разница между схемами организации работ по возведению сборной крепи?
Опишите конструкцию портала
Приведите различия в конструкции тоннельных порталов для мягких и для скальных пород
Лекция №6 материалы и конструкции сборных обделок кругового очертания Материалы сборных обделок кругового очертания и требования к ним.
Сборные тоннельные обделки, широко применяющиеся при щитовом способе сооружения тоннелей, обеспечивают возможность индустриализации и комплексной механизации ведущих производственных процессов, а следовательно, повышения качества и сокращения сроков сооружения при постоянном снижении стоимости строительства.
На сегодняшний день запроектированы унифицированные конструкции, отличающиеся рациональным использованием материала и экономичностью.
К сборным тоннельным обделкам предъявляют следующие основные требования. Обделка должна обладать достаточной устойчивостью и прочностью для восприятия постоянных и временных нагрузок, включая давление щитовых домкратов. Кроме того, обделка должна быть водонепроницаемой и долговечной, а ее элементы — взаимозаменяемыми. Сборка обделки должна быть безопасной, по возможности простой и быстро осуществляемой операцией.
Сборные обделки чаще всего имеют круговое поперечное сечение, что объясняется конструктивными и производственными причинами.
Круговое очертание обделки, находящейся в условиях всестороннего давления, обеспечивает ее рациональную работу, однотипность элементов, а также позволяет поворачивать кольца обделки вокруг продольной оси тоннеля и применять механизированные щиты.
Различают сборные обделки двух видов: 1) обделка, вступающая в работу в качестве несущей конструкции сразу после сборки; 2) первичная обделка, используемая для крепления выработки, но требующая укладки впоследствии вторичной, внутренней обделки. Между двумя последними помещают гидроизоляционный материал.
Вторичная обделка в зависимости от значения, придаваемого первичной обделке в общей конструкции, может служить лишь оболочкой для поддержания гидроизоляции или быть основной несущей конструкцией, имеющей наружную гидроизоляцию, защищенную первичной обделкой.
В качестве материала для сборных обделок применяют бетон, железобетон, чугун и сталь. Исследуются новые материалы — полимербетон и литые каменные породы.
Выбор материала зависит от инженерно-геологических условий расположения тоннеля и его назначения (транспортный или гидротехнический).
Тоннели относятся к наиболее дорогим и сложным сооружениям в транспортном строительстве. Затраты на материалы достигают 50% общей стоимости сооружения, поэтому замене металла в тоннелестроении другими материалами придается большое значение. Однако металлические обделки наиболее полно отвечают предъявляемым к сборным обделкам требованиям и имеют еще достаточно широкое применение в тяжелых гидрогеологических условиях, поэтому целесообразно начать с них изучение особенностей сборных тоннельных обделок.