ТЮБИНГ ГОФРИРОВАННЫЙ СИЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ КАНАЛОВ, СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ СИЛОВОЙ ОГРАДИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПОДЗЕМНОГО КАНАЛА И СПОСОБ РЕМОНТА ДЕФЕКТНОЙ СИЛОВОЙ ОГРАДИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПОДЗЕМНОГО КАНАЛА
CORRUGATE TUBING OF LOAD-CARRYING STRUCTURES IN UNDERGROUND CHANNELS, METHOD TO FORM LOAD-CARRYING BARRIER STRUCTURE OF UNDERGROUND CHANNEL AND METHOD TO REPAIR DEFECT LOAD-CARRYING BARRIER STRUCTURE OF UNDERGROUND CHANNEL

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в качестве элементов силовых конструкций сооружений на железных и автомобильных дорогах, коммуникационных коллекторов, шахтных и вентиляционных каналов и т.д. Для подобных конструкций сочетание высокой прочности, сопоставимой со сталью, при сравнительно малом весе и высокой коррозионной стойкости при воздействиях атмосферных, промышленных, химических и грунтовых агрессивных сред является наиболее выигрышным для обеспечения большой долговечности и надежности конструкций при существенном упрощении монтажных и строительных работ. Изобретение также относится к горному делу, а именно к креплению вертикальных и горизонтальных выработок, и может быть использовано для крепления вентиляционно-ходовых сбоек при подземной разработке.
Тюбинг - элемент сборного крепления подземных сооружений. Известны тюбинги чугунные, стальные и железобетонные, которые имеют вес более 300 кг. Для их сборки и установки необходимы специальные механизмы. В настоящее время ставится задача образования тюбинга из облегченных недорогих материалов, имеющих возможность держать пространственную форму и позволяющих образовать бетонную рубашку между элементами тюбинга и грунтом. Наличие таких модульных элементов тюбинга позволит существенно сократить время на монтаж силовых конструкций подземных каналов.
Известна крепь вертикальной вентиляционно-ходовой сбойки, которая включает металлическую гофрированную крепь из листового металла с продольными гофрами в виде чередующихся выступов и впадин между ними с боковыми ребрами жесткости и полками, при этом крепь по вертикали разделена на секции, выполненные в виде упругих разомкнутых колец, причем жесткость боковых ребер жесткости гофрирования обеспечивает упругую деформацию секции по изменению ее диаметра в пределах 10-30% диаметра буровой стойки. В свободном состоянии диаметр разомкнутого кольца на 5-15% больше диаметра буровой стойки, а в сжатом состоянии на 5-15% меньше; полки гофрирования выполнены перфорированными с отверстиями перфораций, обеспечивающими бурение и установку анкеров, количество перфораций определяется необходимой прочностью для поддержания пород по контуру сбойки между ребрами жесткости (RU 2135773, E21D 11/20, E21D 13/04, опубл. 27.08.1999).
Кроме того, секция крепи может быть выполнена из двух секторов, отличающихся между собой размерами гофрирования и обеспечивающих при взаимной накладке контактирование поверхностей боковых ребер жесткости и полок, при этом одни торцы секторов жестко соединены между собой, а вторые торцы выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга при контакте ребер жесткости и полок.
Монтаж предлагаемой крепи ведется в стесненных условиях вертикальной выработки, на сегодняшний день нам не известны механизмы и устройства, обеспечивающие нетрудоемкий монтаж в этих условиях.
Недостаток данного тюбинга и конструкции из такого тюбинга заключается в том, что он не может рассматриваться в качестве силовой конструкции для горного горизонтального прохода, так как основан на включении упругих связей, предусматривающих возможность деформации и изменение взаимоположения элементов тюбинга. В связи с этим этот тюбинг можно использовать не длительное время только для вертикальных шахтных стволов, не несущих вертикальную нагрузку, кроме собственного веса.
Данное решение выбрано в качестве прототипа для всех заявленных объектов.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в уменьшении веса тюбинга и возможности уменьшения габарита при сохранении изгибной жесткости и возможности образования ограждений, сохраняющих пространственную форму за счет исключения упругих связей в местах соединения тюбингов, что позволит значительно сократить трудоемкие работы, срок строительства и стоимость, улучшить качество строительства и внешний вид сооружения.
Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что в тюбинге, гофрированном для силовых конструкций подземных каналов, содержащем прямоугольной формы в плане гофрированный металлический лист, выполненный с перфорированными отверстиями на части поверхности и имеющий боковые и торцевые ребра жесткости по периметру указанного листа, выполненные в виде металлических пластин, располагаемых перпендикулярно этому листу и приваренных к краям этого листа с примыканием торцов гофров к боковой поверхности двух противоположно расположенных пластин, при этом в указанных пластинах выполнены отверстия под крепежные болты, а перфорированные отверстия выполнены для нагнетания раствора.
Указанный технический результат в части первого способа достигается тем, что способ ремонта дефектной силовой оградительной конструкции подземного канала характеризуется тем, что по внутреннему контуру канала с примыканием к поверхности дефектной силовой оградительной конструкции размещают тюбинги в виде гофрированного металлического листа, по периметру которого приварены металлические пластины, расположенные перпендикулярно этому листу, в которых в поперечном направлении канала скрепляют болтами торцевые пластины тюбингов, приваренные к торцам гофров, а по длине канала прилегающие друг к другу боковые пластины скрепляют болтами со сдвижкой по окружности на два или три болта, а затем осуществляют подачу раствора через перфорированные отверстия для заполнения пустот между гофрированными металлическими листами тюбингов и дефектной силовой оградительной конструкции подземного канала.
Указанный технический результат в части второго способа достигается тем, что способ образования силовой оградительной конструкции подземного канала характеризуется тем, что по внутреннему контуру канала с примыканием к поверхности канала или на расстоянии от этой поверхности размещают тюбинги в виде гофрированного металлического листа, по периметру которого приварены металлические пластины, расположенные перпендикулярно этому листу, в которых в поперечном направлении канала скрепляют болтами торцевые пластины тюбингов, приваренные к торцам гофров, а по длине канала прилегающие друг к другу боковые пластины скрепляют болтами со сдвижкой по окружности на два или три болта, а затем осуществляют подачу раствора через перфорированные отверстия для заполнения пустот между гофрированными металлическими листами тюбингов и поверхностью подземного канала.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение иллюстрируется чертежами, на которых:
на фиг.1 - поперечное сечение тюбинга;
фиг.2 - тюбинг, вид в плане;
фиг.3 - фрагмент ограждения из скрепленных тюбингов.
Согласно настоящего изобретения рассматривается конструкция облегченного тюбинга с высокой изгибной жесткостью, позволяющей выдерживать высокие статические нагрузки.
Тюбинг гофрированный для силовых конструкций подземных каналов содержит прямоугольной формы в плане гофрированный металлический лист 1, выполненный с перфорированными отверстиями 2 на части поверхности и имеющий боковые и торцевые ребра жесткости. Эти ребра жесткости по периметру указанного листа выполнены в виде металлических пластин 3, располагаемых перпендикулярно этому листу 1 и приваренных к краям этого листа с примыканием торцов гофров к боковой поверхности двух противоположно расположенных пластин, при этом в указанных пластинах 3 выполнены отверстия 4 под крепежные болты 5, а перфорированные отверстия 2 выполнены для нагнетания раствора.
Тюбинг может выполняться из прямолинейного гофрированного металлического листа или гофрированный металлический лист может быть выполнен дугообразно изогнутым, при этом две противоположно расположенные пластины также выполняются дугообразно изогнутыми.
Тюбинг гофрированный состоит из гофрированного металлического листа, выпускаемого Российскими заводами или поставляемого из-за рубежа, металлических пластин, приваренных по контуру.
Металлический гофрированный лист на валках изгибается по радиусу, после чего к нему на сварке прикрепляются торцевые и боковые пластины с отверстиями.
Гофрированные листы имеют ширину 1070 мм и 1280 мм. Длина гофрированных листов от 970 мм до 2700 мм.
В торцевой пластине тюбинга, равной ширине гофрированного листа, просверлены отверстия с шагом применяемого гофра (150 мм, 152,8 мм, 164 мм, 200 мм) для соединения тюбингов в кольцо.
В боковой пластине тюбинга, равной длине гофрированного листа, просверлены отверстия для соединения колец между собой.
В металлическом гофрированном листе просверлены отверстия для нагнетания раствора и включения в работу собранной конструкции.
Радиусы гофрированных листов подбираются в зависимости от размеров искусственного сооружения от 0,5 до 6 метров.
Вес тюбинга зависит от толщины и размеров применяемых листов и колеблется от 30 до 100 кг.
Тюбинги в заводских условиях проходят процесс горячего цинкования.
При разработке проекта ограждения подземного канала подбираются размеры и очертания тюбингов по внутреннему контуру сооружения. Способ образования силовой оградительной конструкции подземного канала заключается в том, что по внутреннему контуру канала с примыканием к поверхности канала или на расстоянии от этой поверхности размещают тюбинги в виде гофрированного металлического листа, по периметру которого приварены металлические пластины, расположенные перпендикулярно этому листу, в которых в поперечном направлении канала скрепляют болтами торцевые пластины тюбингов, приваренные к торцам гофров, а по длине канала прилегающие друг к другу боковые пластины скрепляют болтами со сдвижкой по окружности на два или три болта, а затем осуществляют подачу раствора через перфорированные отверстия для заполнения пустот между гофрированными металлическими листами тюбингов и поверхностью подземного канала.
При разработке восстановительно-ремонтного проекта подбираются размеры и очертания тюбингов по внутреннему контуру дефектного сооружения. Способ ремонта дефектной силовой оградительной конструкции подземного канала заключается в том, что по внутреннему контуру канала с примыканием к поверхности дефектной силовой оградительной конструкции размещают тюбинги в виде гофрированного металлического листа, по периметру которого приварены металлические пластины, расположенные перпендикулярно этому листу, в которых в поперечном направлении канала скрепляют болтами торцевые пластины тюбингов, приваренные к торцам гофров, а по длине канала прилегающие друг к другу боковые пластины скрепляют болтами со сдвижкой по окружности на два или три болта, а затем осуществляют подачу раствора через перфорированные отверстия для заполнения пустот между гофрированными металлическими листами тюбингов и дефектной силовой оградительной конструкции подземного канала. Кольца по внутреннему контуру трубы собираются путем скрепления болтами торцевых пластин тюбингов. Кольца по длине сооружения прилегают друг к другу боковыми пластинами и скрепляются болтами со сдвижкой по окружности на два или три болта.
Гофрированные листы тюбинга имеют несколько типоразмеров, за счет этого можно подобрать очертание для любого периметра существующего сооружения. Усиление дефектных сооружений под высокими насыпями производится без закрытия движения поездов путем сборки новой конструкции (обделки) внутри старой и включения ее в работу нагнетанием раствора за обделку через специально предусмотренные для этого отверстия.
Собранная конструкция из тюбингов является несущей, воспринимающей давление от нагнетания за обделку.
Для усиления водопропускных труб в настоящее время применяют устройство железобетонной рубашки, при котором надо сверлить отверстия в существующем сооружении, устанавливать в них анкера, закреплять к ним арматурный каркас, устанавливать опалубку, бетонировать, делать нагнетание за выполненную обделку.
Из гофрированных тюбингов собирается конструкция по форме существующего сооружения и производится нагнетания раствора за собранную обделку.
Таким образом, значительно сокращаются трудоемкие работы, срок строительства и стоимость, улучшается качество строительства и внешний вид сооружения. Преимуществом гофрированных тюбингов является их малый вес и очертания, позволяющие собирать конструкцию внутри дефектных водопропускных труб, имеющих круглое, прямоугольное или параболическое сечение.
Из тюбингов гофрированных можно собирать следующие конструкции: водопропускные трубы, путепроводы автодорожные (2 полосы) и железнодорожные (2 пути), железнодорожные тоннели под один и два пути, автодорожные тоннели под 2 полосы движения, закрытые галереи, пешеходные тоннели, тоннели метрополитена, гидротехнические тоннели.
Настоящее изобретение промышленно применимо, испытано и показало высокие результаты по времени строительства и трудозатратам при создании путепроводов и ремонте ранее созданных водопропускных труб.