3. Проектирование тоннельных конструкций

   1. Обоснование конструктивного решения порталов

Переход от тоннеля к предпортальной выемке осуществляется при помощи портала для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель. Порталы тоннелей устраивают в зависимости от состояния грунтов на склонах горного массива и подходов к тоннелю врезными или наклонными с торцовой подпорной стеной либо выносными с искусственной засыпкой для уположения лобового откоса в случае неустойчивых склонов. При расположении торцовой стены под углом к оси тоннеля устраивают ступенчатый портал. Кроме торцовой стены, в состав портала входят 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 на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину. 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 заглубляют относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания в их основании.

Наибольшей опасности повреждения от сейсмических воздействий подвер­гаются входные участки тоннеля, выполняемые поэтому из железобетона, если расчетная сейсмичность более 7 бал­лов. К ним относятся торцовая стена портала и тоннельная обделка от входа до глубины заложения шелыги свода, меньшей трех максимальных попереч­ных размеров выработки. Предпортальные подпорные стены сле­дует разделять по длине сквозными вер­тикальными швами на секции протяже­нием не более 15 м, а в районах сейсмич­ности 8 и 9 баллов не более 10 м, распо­лагая подошвы каждой секции на одно­родном по сжимаемости грунте. 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. Ввиду возможности падения камней с лобового откоса и для предотвращения попадания их на пути или проезжую часть дороги расстояние от низа лобо­вого откоса до портальной стены принимают не менее 1,5 м, а парапет стены — не менее чем на 1 м выше верха канавы.

2. Выбор конструкции обделок

Конструкции тоннельных обделок должны удовлетворять следующим требованиям: эксплуатационным, технологическим, экономическим. Для выполнения этих условий обделки проектируются следующим образом.

Автодорожные тоннели проектируют, как правило, для двухполосного движения в обоих направлениях.

Внутреннее очертание обделок автодорожных тоннелей описывается вокруг габарита приближения строений «Г-8». Должно обеспечиваться пространство для размещения вентиляции F≈14м². Автодорожные тоннели очерчиваются по трехцентровой коробковой кривой. При расположении тоннеля на кривой радиусом R≥700м проезжую часть уширяют на 0,4м. При радиусах в пределах от 700 до 550, 500…450, 400…200, 200…150, 125…90 м уширения соответственно назначают равными 0.4, 0.5, 0.6, 0.75 и 1.0 м. Наиболее распространенный материал для обделки- бетон, который плохо работает на растяжение и хорошо на сжатие. При крепости грунта f≤1.5, устраивается обратный свод конструкции.

В породах, где появляется вертикальное и горизонтальное давление, свод и стены выполняются выпуклыми в сторону действия давления. Обделки выполнены из бетона В25.

На автодорогах принят габарит "Г-8": высота Н= 5000 мм, ширина В =8000 мм. На кривых габарит необходимо увеличивать, т.к. при движении по ним происходит вынос концов и середины вагона и наклон его из-за возвышения наружного рельса.

При крепости грунта f=1 геометрические размеры обделки назначаются равными:

При крепости грунта f=3 геометрические размеры обделки назначаются равными:

При крепости грунта f=10 геометрические размеры обделки назначаются равными:

К расчету принята конструкция с грунтом крепостью f=3.