- •ОглавлеНие
- •Предисловие
- •1. Принципы проектирования
- •1.1 Общие положения
- •1.2. Классификация подземных сооружений
- •По назначению:
- •1.3. Структурная схема проектирования
- •1.4. Функции заказчика, проектировщика, строителя (подрядчика)
- •Проект предприятия (сооружения)
- •1.5. Задание на проектирование
- •1.6. Технико-экономическое обоснование (проект)
- •1.7. Рабочая документация
- •1.8. Рабочий проект. Типовые и экспериментальные проекты
- •2. Методы инженерного проектирования
- •2.1. Исходные данные для проектирования
- •2.2. Научное обеспечение проектирования и строительства подземных сооружений
- •Закон тождества требует сохранения в процессе умозаключений одного и того же содержания каждого понятия. Нельзя произвольно менять содержание и объем понятий.
- •2.3. Нормативная база проектирования
- •2.4. Формирование идеи проектного решения и инженерный анализ
- •Инженерный анализ выполняют с целью получения из множества возможных решений одного – наилучшего. Анализ выполняется поэтапно.
- •2.5. Оптимизация и принятие решений
- •Сравнение вариантов железнодорожной линии по приведенным затратам
- •2.6. Системы автоматизированного проектирования
- •3. Проектирование конструкций подземных сооружений
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Требования к материалам обделок пс
- •Классы бетона по прочности для подземных сооружений
- •3.3. Выбор конструктивно-технологического типа крепи (обделки)
- •3.4. Принципы расчета крепей подземных сооружений
- •4. Проектирование организации строительства
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Организационно-технологические схемы
- •4.3. Схемы вскрытия подземных сооружений
- •4.4. Технологические схемы строительства пс
- •4.5. Подготовка производства и документация
- •4.6. Обеспечение качества смр и охраны окружающей среды. Оперативно-диспетчерское управление
- •4.7. Проектирование технологии строительства подземных сооружений
- •Рекомендательный библиографИческий список
- •Приложение 1 (обязательное) структура системы нормативных документов в строительстве сНиП 10-01-94
3.2. Требования к материалам обделок пс
Материалы для обделок, их гидроизоляции, для внутренних конструкций, отделочные материалы должны соответствовать требованиям прочности, долговечности, пожарной безопасности, устойчивости к воздействию агрессивных факторов и микроорганизмов, не выделять токсичных соединений при строительстве и эксплуатации ПС. Гидроизоляция должна выдерживать без разрыва допускаемые проектом деформации обделок.
Изложенным требованиям в наибольшей мере соответствуют бетон и железобетон, применяемые в монолитных, сборных или сборно-монолитных сооружениях. Преимущественно используют тяжелые типы бетонов по ГОСТ 26633. Класс бетона для соответствующих конструкций рекомендуется [11, 19] принимать согласно табл.3.1. Проектные марки бетона и конструкций по морозостойкости в зонах знакопеременных температур должны соответствовать СНиП 52-01-2003 (Бетонные и железобетонные конструкции) для первого класса сооружений.
Таблица 3.1
Классы бетона по прочности для подземных сооружений
№ п/п |
Конструкции и их элементы |
Класс бетона |
1 |
Высокоточные железобетонные блоки обделок из водонепроницаемого бетона для закрытого способа работ |
В40 |
2 |
Обычные железобетонные элементы обделок для закрытого способа работ |
В30 |
3 |
Сборные железобетонные элементы обделок для открытого способа работ (включая цельносекционные), несущих конструкций, «стен в грунте», внутренних конструкций, опускных секций подводных тоннелей. |
В25 |
4 |
Монолитные бетонные и железобетонные обделки метро |
В20 |
5 |
Монолитные железобетонные внутренние конструкции, «стены в грунте» для крепления котлованов, бетонные подготовки под гидроизоляцию, порталы, оголовки, путевой бетонный слой |
В15 |
6 |
Жесткое основание пути и полов, водоотводящие и кабельные лотки |
В7,5 |
Сталь соответствующих марок допустимо применять [16] для устройства прогонов станций метро, колонн, перемычек над проходами, сопряжений обделок разных диаметров, гидроизоляции сложных конструкций (например, в подводных тоннелях) и т.п. Для армирования бетонных конструкций и анкерования горных пород вокруг выработок широко используют стальную арматуру классов А-II, A-III, A-IV периодического профиля и A-I гладкого профиля [12], стальные канаты (при глубоком анкеровании) и даже «струнную арматуру» для предварительно напряженных конструкций.
Для изготовления элементов водонепроницаемых тюбинговых обделок обычно используют серый чугун (ГОСТ 1412) или высокопрочный чугун (ГОСТ 7293), нормативные и расчетные сопротивления которых представлены в СНиП II-23 [15]. Серый чугун СЧ-20, часто применяемый для изготовления тюбингов, хорошо противостоит коррозии и имеет прочность на сжатие 200 МПа, однако он хрупок и имеет невысокую прочность на растяжение (65 МПа). Высокопрочный чугун ВЧ 50-2, ВЧ 60-2, ВЧ 70-3 обладает высокой прочностью не только при сжатии, но и при растяжении (в 2,5-3 раза больше, чем серый чугун).
Наряду с широко распространенными материалами в отдельных случаях применяют и менее распространенные: полимербетон, набрызгбетон, сталефибробетон и т.п.
Полимербетон, отличающийся от обычных цементных бетонов использованием в качестве вяжущего синтетической смолы холодного твердения, обладает более высокой стойкостью к воздействию агрессивных газов и вод, хорошей удобоукладываемостью, высокой прочностью и меньшей хрупкостью, более короткими сроками твердения и набора прочности. Его применение может быть целесообразным в конструкциях подземных сооружений, работающих в агрессивных средах (например, в канализационных коллекторах). Следует, однако, учитывать, что синтетические смолы дороже цементных вяжущих, в определенной мере токсичны и требуют специально обученных рабочих и ИТР.
Набрызгбетон, отличающийся безопалубочным способом нанесения на закрепляемую поверхность при помощи сжатого воздуха мелкозернистой бетонной смеси с быстродействующим ускорителем твердения, может быть использован в качестве самостоятельного средства возведения упрочняюще-выравнивающей крепи (обделки) или элемента комбинированной обделки в сочетании с анкерной крепью или другими видами крепи.
Технологичность приготовления бетонной смеси и возведения крепи, повышенная плотность и прочность набрызгбетона, упрочняющее воздействие на приконтурную трещиноватую зону массива обеспечивают надлежащую устойчивость выработок при небольших расходе материалов и трудозатратах в породах скального и полускального типов. Набрызгбетон пригоден также для повышения водонепроницаемости обделок, в частности, в канализационных коллекторах.
Для получения высокого качества набрызгбетонного покрытия целесообразно использовать схему сухого набрызгбетонирования с затворением сухой смеси водой и ускорителем схватывания в смесительной камере в 5-7 м от сопла.
Сталефибробетон представляет собой мелкозернистый бетон, хаотично армированный мелкими стальными отрезками (фибрами) диаметром 0,1-0,9 мм и длиной 20-50 мм с расходом до 30 кг на 1 м3 смеси. Дисперсное армирование повышает трещиностойкость, прочность бетона на сжатие (15-20 %), изгиб (до 250 %), динамические нагрузки, истираемость. Такой материал может быть успешно использован для возведения монолитно-прессованной обделки тоннелей при щитовой проходке в сложных горно-геологических условиях, изготовления сборных элементов обделки, заделки различного рода швов, зазоров между конструктивными элементами, возведения монолитной железобетонной обделки и рубашки и даже нанесения фибро-набрызгбетонного слоя. Основные способы и средства приготовления, транспортировки и укладки бетона сохраняются, при этом результаты получаются более высокие.