ТОННЕЛЬ, ВОЗВОДИМЫЙ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

ТОННЕЛЬ, ВОЗВОДИМЫЙ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ
Нолезная модель относится к области строительства, в частности, к строительству подземных городских транспортных и пешеходных переходных тоннелей, сооружаемых открытым способом на пучинистых грунтах.
Известны Сборные железобетонные конструкции для подземных пешеходных переходов, материалы для проектирования, выпуск 1, разработаны институтом Мосинжпроект, введены в действие институтом Мосинжпроект приказом W 194 от 11.12.1967г., см. с 5-7 и 17-21 (1).
Данные подземные пешеходные переходы представляют собой в поперечном сечении коробчатую железобетонную раму, опирающуюся на искусственное основание (фундамент) из непучинистых материалов. Коробчатая рама состоит из стеновых панелей, плит лотка и перекрытия. Стеновые панели объединены с плитами лотка путём омоноличивания выпусков арматуры жёсткопетлевым стыком, а с плитой перекрытия - конструктивно (шарнирно) на цементном растворе.
В продольном направлении стеновые панели и плиты лотка соединены бетонным шпоночным стыком. При этом стеновые панели внизу соединены конструктивно (без расчёта) шестью продольными стержнями, расположенными в пределах петлевого стыка, а вверху конструктивно (без расчёта) двумя короткими стержнями без сварки. Вертикальный стык заделывается цементным раствором.
Е 02 D 29/00
что позволяет уменьшить толщину искусственного основания (фундамента) из непучинистых материалов.
Однако, конструкция стыкового соединения стеновых панелей между собой тоннельной части и лестничных сходов также не обеспечивает прочность и трещиностойкость его на пучинистых грунтах. Поэтому для тоннелей на пучинистых грунтах требуется возводить основания из непучинистых материалов толщиной не менее расчётной глубины сезонного промерзания.
А это приводит к увеличению объёма разработки и транспортировки грунта и непучинистых материалов, к увеличению площади раскрытия котлованов, к увеличению расхода шпунта для крепления стен котлованов вблизи зданий, проезжей части улиц (для обеспечения беспрерывного движения городского транспорта), к устройству двухярусных систем водопонижения, увеличивается стоимость и продолжительность строительства.
Недостатком известного пешеходного переходного тоннеля является то, что его невозможно строить непосредственно на пучинистом грунте, не создавая достаточно дорогое основание (фундамент) из непучинистых материалов.
Целью предлагаемой полезной модели является разработка и создание конструкции тоннеля или подземного сооружения, которое можно сооружать непосредственно на пучинистом грунте, не возводя искусстенного основания из непучинистых материалов и, как следствие, снижение материалоёмкости и трудоёмкости строительства.
Указанная цель достигается следуюшим образом. Основание тоннеля устанавливают непосредственно на пучинистый грунт без утеплителя, при этом ширину плиты лотка основания принимают по отношению к высоте стеновой панели, например, в соотношении Е:1, а размеры и соответственно погонную жёсткость стеновой
- 2 панели, а также размеры и соответственно погонную жёсткость плиты лотка основания рассчитывают и принимают по меньшей мере как 2,5:1.
Каждый лоток основания неподвижно скрепляют с другим лотком путём соединения стеновых панелей вверху и внизу металлическими стержнями, а площадь сечения стержней определяют по соответствующей формуле. Это обеспечивает необходимую прочность и трещиностойкость тоннеля.
Клизким аналогом предлагаемому тоннелю, возводимому на пучинистом грунте, можно принять конструкцию подземного пешеходного перехода, разработанного Мосинжпроектом (1).
Перечень фигур на чертежах.
На фиг.1 изображён поперечный разрез предлагаемой конструкции тоннеля.
На фиг.2 изображён поперечный разрез I соединения стеновых панелей на уровне низа перекрытия. На фиг.З - то же, продольный разрез по А-А фиг.Е.
На фиг.4 изображён поперечный разрез, соединения стеновых панелей
на уровне лотка тоннеля.  На фиг.5 - то же, продольный разрез по Б-Б фиг.4.
Предлагаемая конструкция тонеля состоит из стеновой панели 1 (фиг.1), соединённой жёстко-петлевым стыком с плитой 2, опирающейся через слой бетона 3 на пучинистое грунтовое основание 4 и плиты перекрытия 5, шарнирно опертой на стеновую панель 1.
Стеновые панели 1 (фиг.2 и 3) соединены между собой на уровне низа перекрытия 5 металлическими стержнями 6 через закладные детали 7. Металлические стержни 6 и закладные детали 7 защищены от коррозии слоем цементного раствора 8.
Внизу стеновые панели 1 (фиг.4 и 5) соединены между собой продольными металлическими стержнями 9, расположенными в петлевом стыке 10.
Конструкция предлагаемого тоннеля, возведённого на пучинистом грунте, работает следующим образом.
При промерзании грунта основания зимой происходит его неравномерное морозное пучение по плите 2 тоннеля (лестничного схода). Часть тоннеля выгибается вверх, а часть прогибается. Величина прогиба или выгиба основания при морозном пучении грунтов установлена экспериментально на основании натурных исследований тоннелей подземных пешеходных переходов на пучинистых грунтах и выражается вероятностью о{,  0,98 по формуле:
+ 4,36  10 1 /h + 1,9.
Г..П V 0,44
где: )   прогиба или выгиба основания тоннеля, м;
JEjJ / х - изгибная жёсткость стеновых панелей тоннеля (лестничных сходов) с учётом податливости стыковых
соединений, кН.м ;
п - расчетная величина морозного пучения тоннеля, мм;
При выгибе основания вверх в стенах тоннеля (лестничного схода) возникают растягивающие усилия, которые воспринимаются металлическими стержнями 6 (фиг.2 и 3), размещённых в теле стеновых панелей 1 и в стыках, соединённых между собой через закладную деталь 7 на сварке.
При прогибе основания вниз возникают растягивающие усилия в нижней части тоннеля, которые воспринимаются металлическими стержнями 9 (фиг.4 и 5), площади сечения которых пропорциональны величине прогиба (выгиба) основания тоннеля и определяются по формуле:
JEJ 1 /
L J т(л и а где: F d
- расстояние от нейтральной оси балки до центра тяжести растянутых (сжатых) соединительных стержней, м;
Rg - расчётное сопротивление соединительных стержней на растяжение (сжатие), кПа;
L т(л)  жёсткость стеновых панелей тоннеля (лестничных сходов) с учётом податливости стыковых соединений, кН.м ;
1 - расстояние между стыками (длина стеновых панелей), м; (л)  податливость стыковых соединений, 1/КН .
Таким образом, рассчитанная площадь сечения металлических стержней по данной формуле обеспечивает возможность построить конструкцию тоннеля, который выдерживает усилие морозного пучения без разрушения и трещинообразования; при этом принимается минимальная и оптимальная величина прогиба плиты лотка основания.
Кроме этого, расчётным и экспериментальным путём определено оптимальное соотношение ширины лотка тоннеля к высоте стеновой панели как 2:1, а размеры и соответственно погонную жёсткость стеновой панели и плиты лотка основания рассчитывают и принимают в соотношении 2,5:1. р г R  IEJ I / п  f« с  а U Jт(л) У Т(л) площадь сечения растянутых (сжатых) металлических соединительных стержней 6 и 9, м ; расчётная величина морозного пучения тоннеля, мм; р
основания (фундамента) и утепление лотка тоннеля, возводимого на пучинистом грунте, и обеспечивает его заранее заданную прочность и трещиностойкость в зависимости от ожидаемой расчётной величины морозного пучения основания.
Это также даёт возможность выглубить котлован до минимально требуемых по конструктивным соображениям, соответственно уменьшаются: объёмы разработки и транспортировки грунта, количество шпунта для крепления стен котлована вблизи фундаментов зданий, подземных коммуникаций (при целесообразности их сохранения) и проезжей части улиц (при организации беспрерывного движения городского транспорта), площадь раскрытия котлована и соответственно площади разбираемого и восстанавливаемого асфальтового покрытия проезжей части улиц .-и тротуаров, количество иглофильтров для водопонижения. Исключается использование непучинистых материалов и утепление лотка тоннеля из керамзитобетона.
И всё это позволяет по сравнению с аналогом значительно снизить стоимость и трудоёмкость строительства тоннеля на пучинистых грунтах.
литература: 1. Сборные железобетонные конструкции для подземных пешеходных переходов, материалы для проектирования, выпуск 1, разработаны институтом Мосинжпроект, введены в действие институтом Мосинжпроект приказом Р 194 от 11.12.1967г., с 5-7, 17-Е1.
ЗАЯВИТЕЛЬ: N,/) АБЖАЖМОВ Р.Ш.
- 6 ФОРМУЛА