КОЛЬЦЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ СБОРНОЙ ОБДЕЛКИ ТУННЕЛЯ
CIRCULAR ELEMENT OF PRECAST TUNNEL LINING

Изобретение относится к области строительства подземных туннелей, в частности строительства коллекторных туннелей, например, для фекальной и дождевой канализации, промышленных стоков, а также коммуникационных (кабельных) туннелей и туннелей метрополитена.
Известны различные жесткие конструкции туннельных оболочек, в частности, выполненные обделкой туннеля скрепленными между собой сборными элементами различной конструкции, формирующих профиль туннеля.
По патенту СССР №1209884, кл. Е21D 11/08, опубл. 07.02.1986 г. известна сборная обделка туннеля из армополимербетонных блоков, включающая армированные стеновые блоки с продольной и поперечной арматурой, выполненной в виде кольцевой спирали.
Известен покрытый герметиком бетонный сегмент для формирования туннеля путем соединения множества сегментов, содержащих тело сегмента, включающее плиту основания для покрытия, по меньшей мере, одной поверхности сегмента, составляющего внешнюю или внутреннюю поверхность туннеля, и герметик в качестве покрытия - WO №98.16721, кл. E21D 11/08, опубл. 23.04.98 г.
Известен также бетонный сегмент, имеющий листовое, скрепленное с ним покрытие из пластика, имеющее расположенные в шахматном порядке пластиковые анкеры, замоноличенные в бетон сегмента, и имеющий по краям сегмента в приграничных к покрытию областях выемки для заливки герметика - JP №2000145394, кл. E21D 11/38, опубл. 26.05.2000 г.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является кольцевой элемент сборной обделки туннеля, содержащий соединенные между собой блоки, каждый из которых выполнен из бетона и имеет выпуклую внешнюю поверхность и противолежащую ей внутреннюю поверхность с размещенной на внутренней поверхности защитной футеровкой, прочно соединенной с массивом бетона и снабженной армирующими упрочняющими элементами - пат. РФ №2386754, кл. E02D 29/00, опубл. 20.04.2010 г.
Недостатками данной конструкции являются недостаточные жесткость футеровки и прочность сцепления между футеровочным слоем и бетоном, а также низкая коррозионная стойкость футеровочного слоя к агрессивным средам.
Задача настоящего изобретения состоит в создании конструкции футеровочного слоя кольцевого элемента обделки туннеля со свойствами водо- и газонепроницаемости, абразиво- и коррозинностойкости, трудногорючести при одровременном повышении жесткости футеровки и прочности сцепления между футеровочным слоем и бетоном.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности конструкции, снижении трудоемкости изготовления элементов футеровки.
Поставленная цель достигается тем, что кольцевой элемент сборной обделки туннеля, содержащий соединенные между собой блоки, каждый из которых выполнен из бетона и имеет выпуклую внешнюю и противолежащую ей внутреннюю поверхность с размещенной на внутренней поверхности защитной футеровкой, прочно соединенной с массивом бетона и снабженной армирующими упрочняющими элементами, имеет защитную футеровку, выполненную в виде многослойного закладного листа, при этом слой, контактирующий со средой, транспортируемой по туннелю, представляет композиционный материал на основе связующего и мелкодисперсного армирующего материала, следующий слой сформирован таким образом, что в связующем распределены армирующий наполнитель в виде рубленых стеклянных волокон или мата на основе рубленых стеклянных волокон, а также поверхностный мат стеклянный, размещенный внутри упомянутого слоя, и граничный слой «футеровка - бетон» на основе армированной сетки из базальтового или щелочестойкого стеклянного волокна с размером ячеек от 5 до 10 мм, при этом в футеровку заформованы упрочняющие армирующие элементы, выполненные в виде реек Z-образного профиля, снабженные пустотелыми пазами на верхней и нижней планках, костылей из базальтопластика и трапеций с пустотелыми пазами на верхнем и нижнем основаниях, причем нижнее основание предварительно закреплено на внешней поверхности закладной защитной футеровки.
При этом в качестве мелкодисперсного армирующего материала слоя, контактирующего со средой, транспортируемой по туннелю, могут быть взяты стеклянный или базальтовый порошки, двуокись титана, аэросил и т.п.
Содержание связующего в слоях защитной футеровки, изготовленной на основе пропитанных связующим рубленых стеклянных волокон или мата на основе рубленых стеклянных волокон составляет 30-50%, а на основе мата поверхностного стеклянного - от 70 до 90%.
Пазы, выполненные на верхней и нижней рейках Z-образного профиля, верхнем и нижнем основаниях трапеций занимают от 20 до 50% общей площади оснований.
Пример осуществления изобретения
На фиг.1 представлен блок кольцевого элемента сборной обделки туннеля; на фиг.2, 3.4 - упрочняющие армирующие элементы, выполненные в виде рейки Z-образного профиля, костыля из базальтопластика и трапеции соответственно.
Блок кольцевого элемента представляет собой конструкцию, выполненную из бетона, и имеет выпуклую внешнюю и противолежащую ей внутреннюю поверхность с размещенной на ней защитной футеровкой. Футеровка представляет многослойный закладной лист, в котором слой 1, контактирующий с агрессивной средой, изготовлен из композиционного материала на основе связующего на основе эпоксидиановых (ГОСТ 10587), полиэфирных ненасыщенных ПН-1, ПН-3, ПН-11 - (ТУ 6-48-30-89) и т.п. смол и мелкодисперсного наполнителя в виде стеклянного СПА (ТУ 6-48-134-96) или базальтового порошков, аэросила (ГОСТ 14922), двуокиси титана (ГОСТ 9808-84) и т.п. На этот слой укладывают слой 2, изготовленный из армирующего наполнителя в виде рубленых стеклянных волокон из ровинга РБР13-2520-76 (ТУ 6-11-594-84) или мата (ТУ 6-48-18-89) на основе рубленых стеклянных волокон, пропитанных одним из указанных выше связующих, Затем размещают мат 3 поверхностный стеклянный МПС (ТУ 6-11-403-84), пропитанный связующим таким образом, что слой 3 оказывается находящимся внутри слоя 2. Содержание связующего в слое 2 варьируют от 30 до 50%, а в слое 3 - от 70 до 90%. Выбор связующего и его количество задаются условиями эксплуатации.
Затем в сформованную таким образом футеровку устанавливают упрочняющие армирующие элементы 4, выполненные в виде реек Z-образного профиля - фиг. 2, снабженных пустотелыми пазами на верхней и нижней планках, костыли из базальтопластика - фиг.3 и трапеции - фиг.4 с пустотелыми пазами на верхней и нижней планках.
Последний граничный слой 5 «футеровка - бетон» изготовлен из армированной сетки (ТУ 6-48-0204962-17-91) на основе базальтового или щелочестойкого стеклянного волокна с размером ячеек от 5 до 10 мм. Сформованную таким образом футеровку отверждают. Затем наформовывают слой бетона 6 и производят его отверждение, далее блок извлекают из опалубки. Полученные блоки известным способом собирают в кольцевой элемент обделки туннеля.
Такая многослойная конструкция футеровки, сочетающая определенный набор армирующих материалов и связующих, их количественное содержание, набор упрочняющих элементов и форму их выполнения, позволили создать конструкцию с надежными эксплуатационными свойствами: водо- и газонепроницаемостью, трудногорючестью, коррозионно- и абразивостойкостью, а также повысить жесткость футеровки и прочность ее сцепления с бетоном.