КОНСТРУКЦИЯ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЯ

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к конструкции обделки тоннелей, сооружаемых горным способом.
Известна конструкция обделки тоннеля, сооружаемого горным способом, состоящая из временной крепи с деревянной затяжкой, несущей внешней бетонной или железобетонной обделки, слоя наклеиваемой битумной гидроизоляции и внутренней железобетонной рубашки, воспринимающей давление грунтовых вод (И.В.Баклашов, О.В.Тимофеев «Конструкции и расчет крепей и обделок», с.106). Недостатком этой конструкции обделки является незащищенность ее несущих элементов от воздействия подземных вод и их невысокая долговечность.
Известна также конструкция обделки тоннеля, сооружаемого горным способом, состоящая из слоя набрызгбетона, возможно армированного, или «чернового» бетона, возможно с арками, слоя геотекстиля, листовой полимерной гидроизоляции, и слоя постоянной железобетонной обделки (Hermann H. Saitz «Tunnel der Welt - Welt der Tunnel», Berlin, Transpress, 1988, c. 118). Набрызгбетонная временная крепь с ускорителями схватывания, наносимая сразу после разработки грунта на заходке, предохраняет потерю прочности грунта в призабойной зоне от воздействия атмосферного воздуха, снижая тем самым горное давление на крепь, чем она выгодно отличается от арочной или рамной крепи с деревянной затяжкой. Здесь несущая конструкция защищена гидроизоляцией.
Недостаток данной конструкции обделки заключается в незащищенности временной крепи от воздействия подземных вод, по этой причине временную крепь, как правило, не учитывают в работе постоянной обделки, что влечет за собой заметное увеличение расхода материалов на сооружение тоннеля.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в снижении расхода материалов на сооружение тоннеля путем организации защиты временной крепи от воздействия подземных вод, в этом случае она может быть учтена в составе постоянной обделки.
1
Для получения указанного технического результата в конструкции обделки тоннеля, включающей временную крепь, выполненную из набрызгбетона, дренирующую прослойку, гидроизоляцию и внутреннюю бетонную или железобетонную обделку, временную крепь разделяют на первичный защитный и вторичный основной слои, а дренирующий слой и гидроизоляция размещены между первичным защитным и вторичным основным слоями набрызгбетона временной крепи, причем гидроизоляция является напыляемой. При этом первичный защитный слой временной набрызгбетонной крепи с добавками ускорителей схватывания имеет толщину порядка t=3-5 см.
2
1
Кроме того, вторичный основной слой временной набрызгбетонной крепи имеет толщину порядка t=k *t,
где k=2÷10 (безразмерный коэффициент).
Кроме того, в конструкции обделки используется напыляемая гидроизоляция типа «Полиуреа» или «Флекси-гум».
Сущность полезной модели поясняется схемой на чертежах, где
на фиг.1 представлена предлагаемая полезная модель конструкции обделки тоннеля;
на фиг.2 представлен прототип конструкции обделки тоннеля.
1
2
3
4
2
В предлагаемой конструкции полезной модели (фиг.1) временная набрызгбетонная крепь разделена на первичный защитный слой 1 толщиной t (3-5 см) и вторичный основной слой 2 толщиной t, а дренирующий слой и гидроизоляция 3 толщиной t расположены между первичным и вторичным слоями, при этом гидроизоляция является напыляемой. Постоянная обделка 4 (бетонная или железобетонная, а возможно, также набрызгбетонная) толщиной t связана в единое целое со вторичным основным слоем 2, имеющем толщину t.
5
6
7
Прототип конструкции обделки тоннеля (фиг.2) включает в себя временную крепь 5, выполненную из набрызгбетона толщиной t, дренирующий слой геотекстиля и гидроизоляцию 6 толщиной t, железобетонную или набрызгбетонную обделку 7 толщиной t.
4
2
2
4
0
5
7
5
2
5
4
7
0
3
3
3
3
3
3
Таким образом, общая толщина совместно работающего бетона и набрызгбетона предлагаемой обделки составит t+t и момент сопротивления составит W=(t+t)/6, тогда как для прототипа W=t /6+t /6, причем в большинстве случаев слой t в постоянной обделке вообще не учитывается. Для типичных размеров t=25 см, t=30 см, t=t=50 cм отношение W/W=75/(30+50)=421875/152000=2.78. Т.е. краевые напряжения от одинакового изгибающего момента снизятся почти в 3 раза, а в случае исключения временной крепи из состава постоянной обделки - более, чем в 3 раза.
2
2
1
В полезной модели используется то обстоятельство, что в зоне только что разработанной заходки горное давление невелико и для защиты работающих от выпадения камней и для предохранения от потери прочности грунта призабойной зоны при воздействии атмосферного воздуха вполне достаточно выравнивающего слоя набрызгбетона толщиной 3-5 см с ускорителями схватывания. Толщина вторичного основного слоя t зависит от условий заложения и назначается по расчету, в глинистых и полускальных грунтах обычно она находится в пределах от 30 до 50 см, в скальных - от 10 до 20 см. В общем случае величина t=k *t, где k=2÷10 (безразмерная величина).
Эффективность данного технического решения определяется снижением материалоемкости конструкции постоянной обделки и затрат времени на устройство гидроизоляции при некотором уменьшении скорости проходки, хотя общее время сооружения тоннеля сокращается. Рациональная область применения - горные тоннели в обводненных скальных и полускальных грунтах с коэффициентом крепости по Протодьяконову f=1 и выше.