Достоинства монолитно-прессованной обделки:

-Улучшается качество обделки: бесшовность, плотность, повышенная прочность и водонепроницаемость, индустриальность возведения;

- Исключается первичное и контрольное нагнетание, чеканка швов между элементами, устройство гидроизоляции;

- минимизация осадок, более благоприятное равномерное горное давление.

Недостатки:

- монолитный бетон имеет низкую трещиностойкость;

- конструкция будет толще, следовательно, необходим щит большего диаметра.

11)Гидроизоляция сборных железобетонных тоннельных обделок.

Мероприятия по гидроизоляции обделок сводятся к следующему:

1. Повышение плотности бетона блоков за счет применения жестких бетонных смесей, введения добавок, повышающих плотность бетона, применение бетона с заданной маркой по водонепроницаемости.

2. Пропитка блоков специальными быстротвердеющими и водонепроницаемыми материалами с целью заполнения пор.

3. Покрытия поверхностей блоков гидроизоляционными материалами.

4. Обеспечение водонепроницаемости стыков между блоками, отверстий для болтов и нагнетания.

Водонепроницаемость стыков обеспечивается:

1. Чеканкой швов

2. Установкой профильных герметизирующих элементов

Чеканку швов выполняют специальным уплотняющим материалом – замазкой из водонепроницаемого расширяющегося цемента ВРЦ, гипсоглиноземистого цемента, монофлекса, спец.безусадочных составов БУС. До начала чеканки чеканочная канавка тщательно очищается от грязи, затем туда помещается гидроизоляционный материал.

В последнее время предложен способ гидроизоляции стыков с применением профильных герметизирующих уплотнителей из неопрена, которые закрепляются в канавке, устроенной по всему периметру блока у его внешней поверхности. Герметичность обделки обеспечивается за счет сжатия профильного элемента между торцами блоков в период монтажа обделки. Этому способствует также свойство материла разбухать под воздействием воды.

1. блок

2. гидроизоляционное покрытие, выполняемое на заводе

3. прокладка

4. гидроизоляционное покрытие, выполняемое на месте работ

Достоинства: 1) надежно защищает сечение от проникновения воды

2) обделка под защитой сходит с оболочки щита

12)Особенности статической работы и расчета круговых тоннельных обделок.

Если обделка расположена в слабых водонасыщенных грунтах, не оказывающих упругого отпора, то обделку можно рассматривать как свободно-деформирующееся кольцо в податливой среде и расчитывать на заданные вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Если обделка расположена в достаточно устойчивых грунтах, обладающих упругими свойствами, то при расчете ее следует рассматривать как конструкцию в упругой среде и рассчитывать на действие активных вертикальных и горизонтальных нагрузок с учетом взаимодействия с грунтом. Наибольшее распространение для расчета обделок в таких условиях получил метод «Метрогипротранса».

Построение р.С. Производится при допущениях:

1)Плавное очертание обделки заменяется вписанным в нее многоугольником. Положение Н.О. определяют с учетом геометрических характеристик поперечного сечения тоннеля

2)Жесткость в пределах элемента не меняется

3)Распределенные внешние нагрузки заменяются сосредоточенными усилиями, приложенными в вершинах многоугольника

4)Сплошную упругую среду заменяют отдельными упругими опорами, помещенными в вершинах многоугольника, за исключением верхнего безопорного участка.

При симметричной обделке и нагрузке, то в Р.С. имеется возможность расчета половины конструкции. При не симметричном расположении, необходимо ввести запрет перемещения нижнего узла.

13)Выбор расчетного кольца по длине тоннеля. Определение нагрузок.

Расчет конструкций обделок следует производить на наиболее невыгодное, но реальное сочетание нагрузок и воздействий, которые могут действовать одновременно при строительстве или эксплуатации сооружения. При этом следует рассматривать основные и особые сочетания нагрузок.

Основные сочетания состоят из постоянных нагрузок и воздействий (нагрузок от горного давления, наружного гидростатического давления, собственного веса конструкции и насыпного грунта, сохраняющихся усилий от предварительного обжатия обделки); длительно действующих временных нагрузок (нагрузок от морозного пучения грунта, от температурных деформаций, от усадки бетона и т. д.) и кратковременных нагрузок (от веса транспортного и монтажного оборудования, давления щитовых домкратов, нагнетания раствора за обделку и т. п.).

Особые сочетания состоят из постоянных нагрузок и воздействий, наиболее вероятных временных и одной из особых нагрузок (сейсмического или взрывного воздействия; нагрузок, вызванных неравномерными деформациями основания и т. п.).

Все нагрузки, входящие в состав основных и особых сочетаний, являются нормативными.

Нагрузки от горного давления являются главным внешним силовым фактором. При расчете конструкций, работающих в режиме заданных нагрузок, величина нагрузки от горного давления определяется как вес грунта в объеме возможной зоны разрушения грунта в окрестности незакрепленной выработки и в значительной степени зависит от несущей способности вышележащих грунтов. При этом горное давление представляется в виде внешней вертикальной q и горизонтальной p нагрузок на конструкцию обделки. Эти нагрузки, в зависимости от глубины заложения тоннеля и свойств окружающих грунтов, определяют либо в соответствии с гипотезой сводообразования, либо от веса всей толщи грунтов над тоннелем.

Значение нормативных равномерно распределенных вертикальной q^н и горизонтальной p^н нагрузок от горного давления в условиях сводообразования для однородной толщи грунта определяют по следующим формулам:

; (4.1)

; (4.2)

где	hв	–	высота свода обрушения над верхней точкой обделки;
		–	объемный вес грунта;
	D	–	наружный диаметр обделки;
	φн	–	нормативный угол внутреннего трения грунта в пределах сечения тоннельной обделки, принимаемый по данным исследования грунта.

Величина пролета L и высота свода обрушения h_в (рис. 4.1, а) в условиях сводообразования при глубине заложения тоннеля Н₁  45 м определяются по формулам:

; (4.3)

, (4.4)

где

f

–

коэффициент крепости грунта.

Если над тоннелем толща однородного грунта (рис. 4.1, а, 1) менее трех высот свода обрушения (h  3h_в), а выше залегает менее прочный грунт (рис. 4.1, а, 2), значение нормативной вертикальной нагрузки q^н определяют по формуле:

(4.5)

где		–	нормативная вертикальная нагрузка, полученная по параметрам менее прочного грунта;
		–	нормативная вертикальная нагрузка для грунта, вмещающего тоннель;
	Z	–	расстояние от вершины свода обрушения до контакта с менее прочным грунтом или слабым грунтом, не обладающим способностью к сводообразованию;
	hв	–	высота свода обрушения для грунта, вмещающего тоннель.

Если глубина заложения тоннеля Н меньше двойной высоты свода обрушения (Н  2h_в) либо толща устойчивых грунтов над тоннелем h 2h_в и выше залегают грунты, не обладающие способностью к сводообразованию, а также при расположении тоннеля кругового очертания в слабых глинистых грунтах, в песках, илах и плывунах, переходящих в условиях эксплуатации в разжиженное состояние, нормативную вертикальную нагрузку от горного давления принимают равной нагрузке от веса всей толщи грунтов над тоннелем (см. рис. 4.1, б).

Рис. 4.1. Схемы к определению горного давления:

а – по гипотезе сводообразования; б – от веса толщи грунтов

над тоннелем

Значения нормативных равномерно распределенных вертикальной q^н и горизонтальной p^н нагрузок от давления всей толщи грунтов над тоннелем определяют по следующим формулам:

; (4.6)

; (4.7)

где	i	–	объемный вес грунтов напластований;
	hi	–	толщина слоев напластований;
	n	–	число слоев напластований.

Величину нормативной вертикальной нагрузки от горного давления для тоннелей, сооружаемых в глинистых грунтах на глубине более 45 м, принимают с учетом коэффициента K = Н₁/45, где Н₁ – глубина заложения тоннеля в метрах, считая от поверхности земли до низа тоннельной обделки (см. рис. 4.1, а). Кроме этого, при расположении тоннелей в глинистых грунтах, прочность которых уменьшается под давлением поступающих подземных вод, величину нормативной вертикальной нагрузки от горного давления следует увеличить в пределах 30 %.

Величину нормативной горизонтальной нагрузки на обделки кругового очертания, возводимые в глинистых грунтах текучей и пластичной консистенции, в водонасыщенных грунтах, а также в грунтах, переходящих в условиях эксплуатации в разжиженное состояние, принимают не более 0,75 от величины нормативной вертикальной нагрузки от веса всей толщи грунта над тоннелем.

Значения нормативных нагрузок на обделку тоннеля, расположенного в водонасыщенных слабосвязных грунтах, содержащих свободную воду, принимают обычно от совместного действия гидростатического давления воды и давления грунта во взвешенном состоянии, определяемого по формулам (4.6) и (4.7) с учетом взвешенности грунта в воде.

Объемный вес грунта с учетом взвешенности в воде:

, (4.8)

где	γ	–	объемный вес грунта в сухом состоянии;
	γу	–	удельный вес грунта в сухом состоянии;
	γb	–	удельный вес воды, γb = 10 кН/м3;
	ε	–	коэффициент пористости грунта.

Нагрузки от гидростатического давления на конструкцию отнесены к числу постоянных, хотя они в различные периоды существования обделки могут изменяться от нулевого до максимального значения в зависимости от гарантированной герметизации обделки.

При полной герметизации обделки гидростатическое давление достигает максимальных значений, причем для обделок кругового очертания учет гидростатического давления улучшает условия их статической работы, поскольку создает в сечениях обделки значительную нормальную силу, передающуюся с небольшим эксцентриситетом. Поэтому при расположении обделки в водоносных грунтах конструкцию необходимо рассчитывать как на максимальное гидростатическое давление, так и на минимальное. Второй случай практически означает отсутствие гидростатического давления, что возможно при нарушении герметичности обделки.

Нагрузка от гидростатического давления действует по нормали к наружной поверхности обделки. Ее интенсивность зависит от расстояния точек контура обделки до уровня грунтовых вод h_w (см. рис. 4.1, б):

. (4.9)

При учете гидростатического давления горное давление следует определять с учетом веса грунта во взвешенном состоянии (см. формулу (4.8)).

При расчете обделок кругового очертания на основное сочетание нагрузок в эксплуатационной стадии нагрузку от собственного веса учитывают для монолитно-прессованных обделок и сборных блочных обделок без связей растяжения в стыках:

, (4.10)

где	G	–	вес кольца обделки;
	D	–	наружный диаметр обделки.

Нагрузка от собственного веса принимается равномерно распределенной по пролету выработки и суммируется с расчетной нагрузкой от вертикального горного давления. Для сборных тюбинговых обделок со связями растяжения в стыках нагрузку от собственного веса учитывают только при расчете конструкции в монтажной стадии.

14)Расчет обделки как свободно деформирующегося кольца в податливой среде.