29. Классификация обделок. Материалы обделок тоннелей.

Тоннельная обделка – основная несущая конструкция тоннеля, воспринимающая воздействия со стороны горного массива (горное и гидростатическое давление, сейсмические воздействия, агрессивность среды и т.п.), а также воздействия изнутри тоннеля (напр., нагрузка от транспортных средств, инженерных систем, аварийные воздействия и т.д.). Тоннельная обделка нужна для несения нагрузки от горных пород извне и от транспортных средств внутри тоннеля.

При строительстве тоннелей имеется две основных разновидности тоннельной обделки.

Сборная тоннельная обделка. В современном тоннелестроении в подавляющем большинстве случаев – это тоннельная обделка из высокоточных железобетонных блоков. Точность геометрических размеров при изготовлении таких обделок ±1 мм.

Известны также сборные металлические обделки (чугунная, стальная), а также сталежелезобетонные – такие обделки весьма дорогостоящи и применяются, поэтому, при строительстве тоннелей в особо тяжелых условиях – в сильно обводненных неустойчивых грунтах (например, плывуны).

Если чугунные обделки собираются из типовых элементов, то сталебетонные - это, как правило, в каждом случае обделки индивидуального изготовления, предназначенные для одного конкретного проекта.

Сборная тоннельная обделка применяется при строительстве тоннелей тоннелепроходческими комплексами. Как правило, кольцо обделки тоннеля из высокоточных железобетонных блоков имеет переменную ширину для того, чтобы можно было обеспечивать устройство тоннеля на кривых в плане и профиле. Поэтому все блоки в кольце имеют различные размеры (в кольце нет взаимозаменяемых блоков).

Монолитные бетонные конструкции выполняются из бетонов различной прочности, которая характеризуется классом или маркой бетона. Монолитные железобетонные конструкции дополнительно усилены стержневой или дискретной (фибра) арматурой. Прочность бетона, геометрические характеристики рабочих сечений монолитных конструкций, а также потребное количество арматуры определяются расчетом. Монолитные бетонные и железобетонные конструкции при строительстве тоннелей применяют:

• при горных способах проходки;

• при реконструкции участков тоннелей;

• для устройства подземных выработок индивидуальных форм и размеров, выполнения конструкций сложной формы или больших габаритов;

• при щитовых способах проходки – при использовании щитовых тоннелепроходческих комплексов с монолитно-прессованой бетонной обделкой, при использовании щитовых тоннелепроходческих комплексов грипперного типа и т.п.

30. Определение сроков строительства тоннеля.

Проходка тоннеля организуется по утвержденному проекту производства работ и ведется специализированными строительными организациями по строительству тоннелей и метрополитенов.

Процесс строительства тоннеля включает следующие этапы:

- предварительный – изыскание, проектирование, трассировка тоннеля на местности;

- подготовительный – разворот строительной площадки, сооружение подходов;

- основной– выполнение работ по сооружению тоннеля;

- завершающий – отделочные работы, монтажные, путевые работы, оформление документации, сдача сооружения в эксплуатацию.

6.3.1. Нормы учитывают продолжительность создания площадок укрупнительной сборки конструкций в составе работ подготовительного периода.

6.3.3. Сооружение тоннелей предусматривается длиной до 1 км в нескальных грунтах.

6.3.4. При проектировании мостов и тоннелей, отличающихся от указанных в нормах параметрах, продолжительность строительства определяется проектом организации строительства.

6.3.5. Нормы продолжительности строительства мостов и тоннелей приведены в таблице

31.Горное давление. Гипотеза полного веса столба грунта.

ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ — воздействие на горную выработку или подземную конструкцию деформирующейся породы. Горное давление возникает при проведении подземных выработок. В нетронутом массиве до проходки подземной выработки и возведения несущей конструкции (обделки, крепи) существует напряженное состояние, созданное весом вышележащих слоев породы. При проведении подземной выработки напряженное состояние породы изменяется, появляются новые напряжения и связанные с ними деформации, которые могут достигать таких размеров, при которых породы начинают разрушаться. Для предохранения подземных выработок от обвалов устанавливают подземную несущую конструкцию (обделку, крепь), а на время производства работ, в случае необходимости, устраивают временное крепление.

Установлены следующие основные виды горного давления на обделку (крепь) подземной выработки: вертикальное, боковое, со стороны подошвы выработки, по длине сооружения. Величина горного давления на обделку подземной выработки развивается во времени и зависит от характера самой породы, размера подземной выработки и глубины ее расположения. Обычно горного давления постепенно возрастает до некоторой наибольшей для данных условий величины, после чего несколько уменьшается, оставаясь затем постоянным в течение неопределенно долгого времени.

При нарушении равновесия в массиве вследствие проведения соседних выработок установившееся давление по истечении некоторого времени может увеличиваться. Такое же явление встречается при проведении выработок в слоистых породах. Промежуток времени, в течение которого горное давление постепенно возрастает, называется периодом первичного давления; промежуток времени, в течение которого величина горного давления для данных условий остается постоянной, называется периодом вторичного или установившегося давления. Величина горного давления и продолжительность этих периодов для выработок одних и тех же размеров зависят преимущественно от физико-механических свойств пород.

Для слабых пород период первичного давления более короткий, а величина первичного давления значительна. Для пород средних и прочных первичное давление невелико, и его максимальное значение близко к величине установившегося давления. Длительность периода первичного горного давления и изменения горного давления во времени должны учитываться при выборе конструкции обделки (податливой или жесткой), а также при организации проходческих работ.

Боковое горное давление (воздействие на подземную выработку деформирующейся породы в горизонтальном направлении) по величине значительно меньше вертикального. Горное давление со стороны подошвы выработки вертикального и часто меньше бокового горного давления, но учет его обязателен, т. к. оно вызывает необходимость устраивать уравновешивающую конструкцию в виде плоского или криволинейного лотка. По длине подземного сооружения воздействие деформирующейся породы может проявляться лишь на отдельных участках. Методов количественной оценки этого явления пока не существует. Сложность теоретических и экспериментальных исследований явлений горного давления вызвала к жизни большое количество различных теорий, гипотез и расчётных схем.

Гипотезы о горном давлении на крепь подготовит. выработок исходили из предположения о действии на крепь веса столба пород от выработки до поверхности с основанием, равным пролёту выработки. Однако оно приводило даже для небольших глубин к нагрузкам, к-рые не могла бы выдержать крепь. Поэтому были выдвинуты гипотезы о действии на крепь веса пород в пределах треугольного или сводчатого объёма с основанием, по-прежнему равным пролёту выработки. Наибольшую известность получила гипотеза рус. учёного M. M. Протодьяконова (1907), в к-рой указанный объём представляет собой параболич. свод. Его высота (b) связана с полупролётом выработки (а) соотношением: b=a/f, где f - тангенс угла внутр. трения для сыпучих пород или коэфф. крепости для связных. Расчёты по этой формуле для глубин до 200-300 м (при отсутствии тектонич. напряжений) дают практически приемлемые результаты. Применительно к лавам угольных пластов гипотеза о весе пород свода трансформировалась в гипотезу о сводчатой форме распределения Г. д. на крепь, параметры к-рого определяются по результатам натурных замеров и по качеств. оценкам.