Сооружение двухпутного автодорожного тоннеля щитовым способом

элементами в продольных и поперечных стыках и перевязка стыков.

Тип обделки № 1

Железобетонная обделка двухпутного автодорожного тоннеля из блоков сплошного сечения с трапецидальными стыками

·  Внутренний диаметр кольца:

D_внутр = 11243 мм

·  Внешний диаметр кольца:

D_внешн = 12437 мм

·  Материал: железобетон

·  Геометрия блока: трапецидальная

·  Ширина кольца: b_кол = 750 мм

·  Длина элемента по дуге: 3616 мм

·  Масса элемента: 2,4 т

·  Способ соединения элементов: плоский стык с пластмассово-металлическими дюбелями системы «Conex»

·  Способ включения в работу: заполнение цементно-песчаным раствором.

Тип обделки № 2

Железобетонная обделка двухпутного автодорожного тоннеля из блоков сплошного  сечения с прямыми стыками.

·  Внутренний диаметр кольца:

D_внутр = 11243 мм

·  Внешний диаметр кольца:

D_внешн = 12437 мм

·  Материал: железобетон

·  Ширина кольца: b_кол =750 мм

·  Длина элемента по дуге: 3616мм

·  Масса элемента: 2,2т

·  Геометрия блока: прямоугольные блоки

·  Способ соединения элементов: связи в продольных и поперечных стыках (монтажные шпильки)

·  Способ включения в работу: заполнение цементно-песчаным раствором.

Дополнительные устройства в тоннеле

В тоннеле располагаются ниши и камеры. Они требуются для укрытия персонала и оборудования в тоннеле во время прохождения поездов.

Ниши располагаются по каждой стороне тоннеля через 60 метров в шахматном порядке. Ширина ниши – 2 м, глубина – 1 м, высота – 2 м.

Камеры устраиваются вместо ниш по обеим сторонам тоннеля в шахматном порядке через 300 м. Ширина камеры – 4 м, глубина – 2,5 м, высота – 2,8 м.

Определение нагрузок

Ведем расчёт конструкций обделок по трём наиболее невыгодным, но реальным сочетанием нагрузок. При работе обделок, сооружаемых щитовым способом на глубинном заложении учитываются следующие постоянные силовые воздействия:

1.  Горное давление

2.  Гидростатическое давление

3.  Собственный вес

Сечение 1

Грунт: известняк мергелистый f=4, глина слежавшаяся f=0,9

Основные геометрические размеры:

D_внутр = 11243 мм

D_внешн = 12437 мм.

Класс бетона В40, нормативное сопротивление бетона осевому сжатию – 290 кгс/кв.см, расчетное сопротивление бетона осевому сжатию – 195кгс/кв.см, нормативное сопротивление бетона осевому растяжению – 21 кгс/кв.см, расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельных состояний первой группы – 14 кгс/кв.см.

Определение нормативных и расчетных нагрузок

При расчете обделок, сооружаемых щитовым способом при глубине заложения тоннеля, учитывают следующие постоянные силовые воздействия: нагрузки от горного давления, гидростатическое давление (в водонасыщенных грунтах), собственный вес конструкции. При расчете обделок, сооружаемых щитовым способом на мелком заложении, добавляются временные нагрузки.

Найдем величину свода обрушения hв :

L = D*(1+2*tg(45-φ^н/2)) = 12.4*(1+2*tg(45-65/2)) = 17,33 м

hв = L/(2*f) = 17,33/(2*4)=2,16 м

Так как толща устойчивых грунтов над тоннелем h<2hв (3<4,32), а выше залегают грунты не обладающие к сводообразованию, нормативную вертикальную нагрузку от горного давления принимаем нагрузке от веса всей толщи грунтов над тоннелем.

qсв.н. = G/2D = 24\24.87 = 1,017 т/м²

где,    G - вес кольца обделки;

qн = Σγ_i*h_i *1,0= 2,6 т/м²*3 м+1,75 т/м²*23 =48,05 т/м²;

p^н =Σ γ_i*h_i*tg²(45-φн/2) *1,0=2,6*3* tg²(45-65/2)+ 1,75*23* tg²(45-18/2)    =0,3086+16,21=16,5189 т/м²

q_н - нормативное вертикальное горное давление;

P_н  - нормативное горизонтальное горное давление.

Сечение 2

Грунт: известняк мергелистый f=4, глина слежавшаяся f=0,9

Основные геометрические размеры:

D_внутр = 11243 мм

D_внешн = 12437 мм.

В данном сечении расчет нормативной вертикальной нагрузки от горного давления принимаем нагрузке от веса всей толщи грунтов над тоннелем, так как 3<4,32.

qсв.н. = G/2D = 24\24.87 = 1,017 т/м²

где,    G - вес кольца обделки;

qн = Σγ_i*h_i *1,0= 2,6 т/м²*3 м+1,75 т/м²*10 =25,3 т/м²;

p^н =Σ γ_i*h_i*tg²(45-φн/2) *1,0=2,6*3* tg²(45-65/2)+ 1,75*25,3* tg²(45-18/2)    =0,3086+17,83=18,139 т/м²

q_н - нормативное вертикальное горное давление;

P_н  - нормативное горизонтальное горное давление.

 

 

 

 

 

 

 

Сечение 3

Грунт: известняк мергелистый f=4, глина слежавшаяся f=0,9

Основные геометрические размеры:

D_внутр = 11243 мм

D_внешн = 12437 мм.

В данном сечении расчет нормативной вертикальной нагрузки от горного давления принимаем нагрузке от веса всей толщи грунтов над тоннелем, так как 3<4,32.

qсв.н. = G/2D = 24\24.87 = 1,017 т/м²

где,    G - вес кольца обделки;

qн = Σγ_i*h_i *1,0= 2,6 т/м²*3 м+1,75 т/м²*20 =42,8 т/м²;

p^н =Σ γ_i*h_i*tg²(45-φн/2) *1,0=2,6*3* tg²(45-65/2)+ 1,75*20* tg²(45-18/2)    =0,3086+14,095=14,404 т/м²

q_н - нормативное вертикальное горное давление;

P_н  - нормативное горизонтальное горное давление.

Из расчетов видно, что наиболее загруженным является сечение 1. Для него определим расчётные нагрузки посредством умножения нормативных