Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Определение расчётных нагрузок на конструкции подземных сооружений. Методические указания
.pdf
В горизонтальных и наклонных выработках, располагаемых в
твёрдых осадочных (кроме соляных) и изверженных породах вне зоны воздействия очистных выработок следует применять:
– в породах I категории устойчивости при монолитных породах –
набрызг-бетонную крепь толщиной не менее 30 мм или анкерную.
В монолитных весьма малотрещиноватых породах допускается, при
соответствующем обосновании, оставление выработок без крепи.
В условиях возможной потери прочности пород по отдельным ослабленным контактам – анкерная крепь с металлическими подхватами или опорными элементами и решётчатой затяжкой с последующим нанесением набрызг-бетона толщиной 40–50 мм;
– в породах II категории устойчивости – монолитную бетонную
крепь, комбинированную из набрызг-бетона толщиной не менее
80 мм с анкерами и металлической сеткой или без нее, рамную крепь
из железобетонных стоек с металлическими верхняками, сборную,
металлическую податливую крепь, анкер-металлическую, металлическую арочную крепь с набрызг-бетонным покрытием пород;
– в породах III и IV категорий устойчивости – сборную тюбинговую и блочную, а при соответствующем обосновании металлобетонную, металлическую податливую и анкерную крепь в сочетании с
подпорными податливыми крепями; при этом в породах почвы I и II
категорий устойчивости в крепи указанных типов обратный свод не
предусматривается.
В качестве приоритетных видов крепи следует принимать в соответствующих условиях анкерную и комбинированную с ней крепь.
Подбор параметров крепления анкерной крепью должен обеспечить её
эффективную работу в течение всего срока службы выработки. При
расчёте комбинированной крепи следует предусматривать согласованное деформирование анкеров и подпорной крепи с подходом к
предельным величинам расчётного сопротивления их не ранее срока
окончания эксплуатации выработки. Порядок крепления выработки и
расчёт анкерной и комбинированной крепи предусматривается специальными инструкциями, утверждёнными в установленном порядке.
При осадочных породах почвы III и IV категорий устойчивости и
изверженных породах IV категории устойчивости – крепи должны
быть с обратным сводом.
В породах III и IV категорий устойчивости допускаются крепи без
обратного свода, но с обязательным осуществлением мероприятий
по уменьшению смещений почвы путем упрочнения пород цементацией, их анкерованием или разгрузкой массива.
51
Необходимость возведения обратного свода и его параметры определяются на основе расчёта смещения пород почвы, податливости забутовки и отпора крепи, а также с учетом времени установки крепи.
В случае установки анкерной или анкер-металлической крепи непосредственно в забое выработки для предотвращения вывалов и обрушений кровли допускается принимать анкерную крепь без расчёта
с длиной анкеров l
увеличение расчётной прочности массива R
ножения ее на коэффициент K
= 0,3bпр и плотностью 1 анкер на 1 м2. При этом
а
определяется путем ум-
с
, определяемый в соответствии с
упр
рис. 3.1.
n
s
2,1
12 3
1,4
0,7
100
0
150
Рис. 3.1. Коэффициент упрочнения пород K
плотности установки анкеров (ns) и их несущей способности Ра
в зависимости от
упр
При применении вышеуказанных конструкций крепей в породах
III и IV категорий устойчивости кроме забутовки следует предусматривать тампонаж закрепного пространства песчано-цементным раствором, а также глубинное упрочнение пород. При применении тампонажа закрепного пространства расчёты крепей следует производить с учетом увеличения R
го упрочнения пород с учетом увеличения R
в 1,3 раза, а при применении глубинно-
c
в 1,6 раза.
c
Конструкции крепей капитальных горных выработок проектируются исходя из функционального назначения выработок и геомеханических условий их заложения. Применяются следующие конструкции крепи: металлические арочные податливые – АЛ, АКП-3,
52
АКП-5, АПС, КПК, ПАК-2, кольцевые податливые – КП, трапециевидные жесткие; сборные железобетонные; из железобетонных трубчатых стоек с шарнирно-подвесным верхняком, рамные трапециевидные – ПЛС-2 и СЛ-2, трапециевидные конструкции ПНИУИ,
арочно-шарнирные – КЖК (КЖУ), КАПЖ-1, ЭЖК, смешанная крепь
АП; сплошные из сборного железобетона и бетона – тюбинговые
КТАГ и ГТК; бетонные и железобетонные монолитные крепи; металлобетонные крепи КДЗ, КДА, КПА, КЖА, КЖК; блочные бетонные крепи – КБЗ, КБА, БК-60; набрызг-бетонные крепи; анкерные
крепи – замковые, беззамковые, комбинированные и винтовые; комбинированные крепи; породные грузонесущие конструкции на основе упрочнения пород и типа крепи «Монолит».
Обделки железнодорожных, автодорожных, гидротехнических
тоннелей и тоннелей метрополитенов должны проектироваться исходя из объемно-планировочных решений, глубины заложения, инженерно-геологических, климатических, сейсмических условий, а
также принятых способов производства работ.
Для крепления подземных сооружений метрополитенов, расположенных в слабых глинистых и нескальных обводненных породах с
гидростатическим напором 0,1 МПа и более, рекомендуется принимать обделки из чугунных тюбингов. Этот же тип обделки следует
применять при необходимости обеспечения высокой степени эксплуатационной надежности сооружений и при их эксплуатации в неблагоприятных условиях: наличие соседних сооружений, обводненных пород и т.д.
Для крепления перегонных тоннелей, сооружаемых открытым
способом, следует применять сборные железобетонные обделки.
Обделки из монолитного бетона допускается применять только
при возведении их методом прессования. Для крепления станционных тоннелей, сооружаемых открытым способом, а также закрытым
способом в скальных необводненных породах, допускается применять монолитные железобетонные обделки.
Внутренние несущие конструкции станций метрополитенов, как
правило, проектируются сборными из железобетона. Применение же
стальных конструкций допускается только для колонн, прогонов
элементов соединений, гидроизоляции, узлов сопряжений тоннелей
различного диаметра.
Класс бетона для инженерных конструкций подземных сооружений
метрополитена следует принимать, руководствуясь данными табл. 3.3.
53
Таблица 3.3
Вид конструкции Класс бетона
Высокоточные железобетонные блоки обделок из водонепроницаемого бетона для закрытого способа работ, предварительно напряженные железобетонные элементы конструкций
Обычные железобетонные блоки обделок для закрытого способа работ В30
Железобетонные элементы обделок для открытого способа работ
(включая цельносекционные), несущих конструкций «стены в грунте» и внутренних конструкций
Железобетонные и бетонные монолитные несущие «стены в грунте»
и обделки, бетонные монолитно-прессованные обделки
«Стены в грунте» для крепления котлованов, внутренние монолитные железобетонные конструкции, бетонные подготовки под гидроизоляцию
В40
В25
В20
В15
Элементы бетонных и железобетонных обделок должны иметь
толщину, мм, не менее:
– железобетонные блоки сплошного сечения – 150;
– ребра и спинки ребристых железобетонных блоков – 80;
– своды и стены из монолитного бетона и железобетона – 200;
– своды и стены из набрызг-бетона – 100.
В целом аналогичным является подход к выбору конструкций обделок в железнодорожных и автодорожных тоннелях. Применение
обделок из чугунных тюбингов допускается только в сложных инженерно-геологических условиях (гидростатическое давление более
0,15 МПа, высокое горное давление, наличие зон тектонических нарушений и т.д.). В остальных случаях применяются обделки из монолитного бетона и сборного железобетона. При соответствующих
на то условиях в тоннелях могут возводиться обделки из набрызгбетона и анкеров.
Класс бетона по прочности на сжатие для обделок транспортных
тоннелей следует принимать не ниже:
В30 – для сборных железобетонных обделок;
В25 – для железобетонных монолитных обделок и опускных секций подводных тоннелей;
В15 – для бетонных монолитных и набрызг-бетонных обделок,
порталов, оголовков, внутренних монолитных железобетонных конструкций.
Элементы обделки и порталов должны иметь толщину, мм, не менее:
– своды и стены тоннельной обделки из монолитного бетона и
железобетона – 200;
54
– то же из монолитного бетона на выпуклостях в крепких скальных
грунтах при прочности, превышающей прочность бетона не менее чем в
1,5 раза – 100;
– обделки набрызг-бетонные:
– несущие – 100;
облицовочные или на выпуклостях в крепких скальных грунтах – 50;
–
– блоки сплошного сечения сборной железобетонной обделки – 200;
– ребра и спинки тюбингов сборной железобетонной обделки – 100.
При проектировании гидротехнических тоннелей выбор обделки
производится в зависимости от крепости вмещающих пород и напора
воды в тоннеле.
В крепких породах (f ≥ 8) рекомендуются следующие типы обделок:
– в безнапорных тоннелях и при напорах воды до 30 м – набрызгбетонная, монолитная бетонная и комбинированная из набрызгбетона и анкеров;
– при напорах воды от 30 до 100 м – набрызг-бетонная и монолитная бетонная в сочетании с укрепительной цементацией массива
и без нее;
– при напорах более 100 м, кроме вышеперечисленных, рекомендуются также монолитные железобетонные обделки.
В породах средней крепости (f = 4–8) для крепления тоннелей следует применять:
– в безнапорных тоннелях и при напорах воды до 30 м – монолитные бетонную и железобетонную обделки, комбинированную (двухслойную) обделку с внутренней железоторкретной оболочкой и наружным монолитным бетонным кольцом, комбинированную из железобетона и анкеров;
– при напорах воды от 30 до 100 м и более, кроме перечисленных
выше типов обделок, – монолитные бетонные и железобетонные в
сочетании с укрепительной цементацией.
Для крепления гидротехнических тоннелей, расположенных в слабых породах с коэффициентом крепости f < 4, рекомендуются следующие типы обделок:
– в безнапорных тоннелях и при напорах воды до 30 м – монолитная бетонная и железобетонная, комбинированная из сборного железобетонного кольца, обжатого в породу, и внутренней монолитной
железобетонной оболочки;
55
– при напорах воды от 30 до 100 м, кроме вышеупомянутых обделок, – монолитная железобетонная обделка в сочетании с укрепительной цементацией;
– при напорах воды свыше 100 м – комбинированные (двухслойные) обделки, у которых внешнее кольцо выполнено из монолитного
бетона или железобетона, а внутреннее представлено стальной оболочкой. Этот тип обделки допускается применять только в исключительных случаях при необходимости обеспечения полной водонепроницаемости при соответствующем технико-экономическом обосновании. Наружное кольцо в этом случае имеет чисто конструктивное назначение.
Класс бетона по прочности на сжатие должен назначаться не ниже
для конструкций:
– монолитных бетонных и железобетонных – В15;
– сборных железобетонных – В30;
– набрызг-бетонных – В25.
Минимальную толщину обделок гидротехнических тоннелей следует принимать, см:
– монолитных бетонных и железобетонных – 20;
– внутренней монолитной железобетонной оболочки комбинированных обделок – 10;
– сборных железобетонных – 10;
– из набрызг-бетона:
– несущих – 10;
– выравнивающих – 5;
– из железоторкрета – 5.
Толщина бетонной или железобетонной несущей обделки должна
быть не более 0,15r
тоннеля при круговом его очертании) или 0,15
(ri – внутренний радиус поперечного сечения
i
b
(b – ширина сече-
2
ния при некруговом очертании).
Обделки коллекторных тоннелей проектируют, как правило,
сборными железобетонными. Типовые конструкции сборных обделок для тоннелей диаметром 2,0–4,0 м, разработанные Мосинжпроектом, имеют шесть блоков в кольце трапециевидной формы толщиной от 13 до 20 см. Стыковые соединения между смежными блоками
приняты выпукло-вогнутыми, а между смежными кольцами – выступ–паз.
56
Для прокладки канализационных коллекторов с применением
микротоннелепроходческих комплексов обделку коллектора рекомендуется выполнять из железобетонных или стеклопластиковых
труб диаметром 1,27–3,0 м.
Герметизация стыков железобетонных труб должна обеспечиваться прокладкой резиновых уплотнительных колец и чеканкой внутренних швов между трубами безусадочным цементным раствором
или герметиками.
В случае повышенной внутренней газовой агрессии к бетону марки по водонепроницаемости W12 необходимо применять железобетонные трубы с внутренней полиэтиленовой оболочкой или стеклопластиковые трубы.
Железобетонные трубы для микротоннелирования применяются в
песчаных, глинистых и суглинистых грунтах с несущей способностью R
не менее 100 кПа с гидростатическим давлением грунтовых
0
вод 0,1 МПа (10 м над верхом трубы).
Стеклопластиковые трубы применяются для микротоннелирования в песчаных, глинистых и суглинистых грунтах с несущей способностью R
более 120 кПа с гидростатическим давлением грунто-
0
вых вод 0,1 МПа (10 м над верхом трубы).
Для эффективной работы резиновых уплотнительных колец
должна быть обеспечена высокая точность изготовления железобетонных и стеклопластиковых труб, при которой размеры зазоров между обечайкой (муфтой) и трубой будут находиться в пределах, допускаемых конструкцией резиновых колец.
Сборная обделка колекторного тоннеля должна выполнять следующие функции:
– восприятие внешних и внутренних эксплуатационных нагрузок;
– пригодность для выполнения монтажа в условиях щитовой проходки;
– восприятие продольных усилий, создаваемых щитом во время
передвижения, а также давления тампонажного раствора, нагнетаемого за оболочку;
– обеспечение функционирования тоннеля для передачи сточных
вод с требуемой долговечностью.
Для фиксации положения блоков обделки в кольце и между кольцами предусматриваются связи. Связи условно делятся на связи растяжения и связи, фиксирующие относительное положение блоков в
радиальном направлении. В благоприятных инженерно-геологических
условиях фиксирующие связи допускается не предусматривать.
57
Для прокладки канализационных тоннелей с применением тоннелепроходческих механизированных комплексов со сборной обделкой
из блоков высокой точности изготовления конструкция канализационного тоннеля может быть следующих типов:
– с внутренней вторичной обделкой, выполненной методом торкретирования;
– с внутренней вторичной обделкой из монолитного железобетона
с одинарным или двойным армированием.
Конструкцию тоннеля с внутренней вторичной обделкой, выполняемой методом торкретирования по металлической сетке цементным
раствором М300 толщиной 50 мм, следует применять при проходке
под незастроенной территорией, скверами, газонами, городскими проездами в песчаных, суглинистых и глинистых грунтах с расчётным
сопротивлением R
не менее 120 кПа, с гидростатическим давлением
0
грунтовых вод не более 0,05 МПа (5 м над шелыгой тоннеля).
Конструкцию тоннеля с внутренней вторичной обделкой толщиной 150 мм из монолитного железобетона класса не ниже В22,5 с
маркой по водонепроницаемости не ниже W6 с одинарным армированием следует применять при проходке под незастроенной территорией, скверами, газонами, городскими проездами и магистралями в
песчаных, суглинистых и глинистых грунтах с расчётным сопротивлением R
не менее 100 кПа, с гидростатическим давлением грунто-
0
вых вод не более 0,1 МПа (10 м над шелыгой тоннеля).
Конструкцию тоннеля с внутренней вторичной обделкой толщиной 200 мм из монолитного железобетона класса не ниже В22,5 с
маркой по водонепроницаемости не ниже W6 с двойным армированием следует применять при пересечении с железнодорожными путями, метрополитеном, транспортными тоннелями в песчаных, суглинистых и глинистых грунтах с расчётным сопротивлением R
не
0
менее 100 кПа, с гидростатическим давлением грунтовых вод не более 0,15 МПа (15 м над шелыгой тоннеля).
При внутренней газовой агрессии и агрессивности грунтовых вод
к бетону с маркой по водонепроницаемости W12 следует применять
конструкцию тоннеля с внутренней вторичной обделкой из стеклопластиковых труб или труб из других композиционных материалов.
Пространство между прокладываемой трубой и сборной железобетонной обделкой заполнять цементным раствором или бетоном с
мелкой фракцией щебня.
58
В случае применения конструкции тоннеля со сборной железобетонной обделкой без связей следует предусматривать устройство
внутренней монолитной железобетонной обделки.
В процессе проходки тоннеля технологический зазор за обделкой
тоннеля заполнять твердеющими растворами, швы в обделке зачеканивать безусадочным цементным составом или антикоррозийным
герметиком. Защита конструкции коллекторов и тоннелей от коррозии должна выполняться в соответствии с СП 28.13330.2010.
Для коллекторных тоннелей диаметром 5,2–5,5 м конструктивное
решение обделки принимается по аналогии с обделками перегонных
тоннелей метрополитенов. С целью увеличения гидроизоляции коллекторных тоннелей в них возводится монолитная «вторичная рубашка».
Выбор конкретного типа обделки в каждом случае должен производиться путем технико-экономического сравнения конкурентоспособных вариантов. При этом в обязательном порядке должны учитываться некоторые технические ограничения области применения различных типов крепи. Так, бетонные и железобетонные обделки в сочетании с укрепительной цементацией применяются, как правило, в
сильнотрещиноватых породах. Комбинированные из железобетона и
анкеров в основном в тоннелях некруглого очертания. Обделки, обжатые в породу, и из монолитного пресс-бетона только при щитовой
или эректорной (бесщитовой) проходке, а набрызг-бетонные обделки
в сочетании с контурным взрыванием пород.
Вопросы для самопроверки
и письменной работы
3.1. Дайте конструктивные решения металлических арочных кре-
пей из спецпрофиля.
3.2. В каких горно-геологических условиях применяются монолитные бетонные, арочные, бетонные замкнутые и металлобетонные
крепи? Дайте их конструктивные решения.
3.3. Какие существуют виды сборных железобетонных крепей,
применяемых для крепления горных выработок? Дайте их конструктивное решение.
3.4. Дайте конструктивное решение анкерных крепей.
3.5. Приведите существующие конструкции набрызг-бетонных
крепей и технологию их возведения.
59
3.6. Какие существуют виды комбинированных конструкций кре-
пи? Дайте их конструктивные решения.
3.7. Приведите породные грузонесущие конструкции крепей гор-
ных выработок.
3.8. Какие конструктивные решения обделок применяются для
крепления перегонных тоннелей метрополитенов?
3.9. Приведите существующие конструкции станций метрополи-
тенов.
3.10. Дайте конструктивные решения обделок автодорожных и
железнодорожных тоннелей.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]