ТЮБИНГОВОЕ КОЛЬЦО ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ С КОМБИНИРОВАННЫМ ЛОТКОМ

Полезная модель относится к области строительства, к устройствам для крепления подземных выработок, а именно, к конструкциям чугунных тюбинговых колец тоннелей метрополитена, железнодорожных и автодорожных тоннелей.
Обделки, собираемые из чугунных тюбинговых колец предназначены для надежного закрепления выработки в грунте, а также для ограждения внутреннего пространства тоннеля от попадания в него воды и должны воспринимать нагрузки, предусмотренные СНиП 32-02-2003.
Тюбинги между собой в тоннельной обделке скрепляются болтами с гидроизолирующими шайбами, стыки между тюбингами зачеканиваются свинцом или специальными водонепроницаемыми составами.
Известно техническое решение по а.с. №796432, кл. E21D 5/10, опубл. в бюлл. №2, 1981 год. Это изобретение представляет собой чугунный тюбинг для крепления подземных выработок, выполненный в виде цилиндрического сегмента, включающего оконтуривающие внутренние радиальные и круговые фланцы с отверстиями под болты, внутренние круговые ребра жесткости, образующие внутренние кессоны, а также наружные круговые и вертикальные ребра, расположенные относительно друг друга в шахматном порядке для увеличения жесткости каждого отдельного кессона тюбинга.
Основной недостаток известной конструкции заключается в высокой трудоемкости изготовления тюбингов и в сложном и трудоемком процессе монтажа тюбинговых колец при создании крепи подземных выработок.
Известно техническое решение по патенту РФ №2436959, кл. E21D 5/10, публ. 20.06.2011 год, бюлл. №17. Это изобретение представляет собой тюбинговое кольцо для крепления вертикальных стволов горных выработок, состоящее из соединенных между собой тюбингов.
Разработанная конструкция известного тюбингового кольца позволяет обеспечить высококачественную сборку шахтной крепи, а также высокую надежность, технологичность и быструю сборку шахтной крепи в разных геологических условиях.
Однако известная конструкция предназначена для использования только в вертикальных шахтах и не может быть применена при строительстве тоннелей метрополитена или железнодорожных и автомобильных тоннелей, поскольку не может обеспечить равнопрочность тюбингового кольца в горизонтально расположенных тоннелях, что снижает несущую способность тюбинговой крепи.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является «Обделка перегонных тоннелей» (см. Библиотека. Строительство метрополитенов. Обделки перегонных тоннелей. Сайт htt://www.metro.ru/library/stroitelstvo_metropolitenov/482/)
Обделка является постоянной конструкцией, предназначенной для закрепления внутренней поверхности горной выработки и придания ей правильного соответствующего проекту очертания. Для тоннелей метрополитена широко применяют сборные обделки из железобетонных блоков, а в сложных гидрогеологических условиях строительства (при неустойчивых обводненных грунтах, большом гидростатическом давлении) - сборные обделки из чугунных тюбингов.
Известная чугунная обделка тоннеля представляет собой ряд соединенных в трубу широких тюбинговых колец.
Тюбинговое кольцо обделки состоит из соединенных между собой стандартных чугунных тюбингов с отверстиями, предназначенными для болтового соединения с соседними тюбингами и с тюбингами смежного тюбингового кольца обделки.
При такой конструкции тюбингового кольца, состоящего из соединенных стандартных тюбингов, существенно осложняется сборка тоннельной обделки, так как болтовые отверстия смежных тюбинговых колец при монтаже обделки должны четко совпадать и любой сдвиг при сборке делает невозможным их соединение.
В процессе монтажа обделки стыки между тюбингами смежных тюбинговых колец совпадают и это снижает жесткость и прочность всей конструкции обделки тоннельной трубы. Для обеспечения жесткости всей конструкции обделки в процессе ее сборки необходимо осуществить поворот одного смежного тюбингового кольца относительно другого, т.е. провести перевязку тюбинговых колец. Однако известная конструкция тюбингового кольца, как было указано выше, не позволяет осуществить такой поворот.
Кроме того, известная обделка, состоящая из соединенных между собой тюбинговых колец, имеет форму трубы. Для устройства временных откатных путей необходимо произвести монтаж террантов - несущих балок. По окончании основных строительных работ временные откатные пути разбирают и производят демонтаж террантов.
Проводят очистку кессонов тюбингов от мусора и грязи и только после этого приступают к укладке бетонного основания под верхнее строение пути. Такой технологический процесс для обеспечения устройства основания под верхнее строение пути значительно замедляет скорость строительства тоннелей.
Более того, при монтаже бетонного основания - большой расход бетона.
Достигаемым при использовании предлагаемой полезной модели техническим результатом является создание конструкции тюбингового кольца, которая позволяет увеличить жесткость тоннельной обделки за счет возможности смещения стыков смежных тюбинговых колец при ее монтаже, уменьшить объем работ, уменьшить расход бетона и уменьшить ресурс времени монтажа на стадии строительства тоннеля за счет введения в конструкцию тюбингового кольца базового плоского лотка для установки рельсовых временных откатных путей.
Технический результат достигается тем, что в конструкцию
тюбингового кольца тоннельной обделки, состоящего из соединенных между собой стандартных чугунных тюбингов с отверстиями, предназначенными для болтового соединения с соседними тюбингами и с тюбингами смежного тюбингового кольца обделки, в нижней его зоне вмонтированы дополнительный тюбинг и лотковый блок, дополнительный тюбинг выполнен с тремя отверстиями для болтового соединения с конструкцией смежного тюбингового кольца обделки, лотковый блок представляет собой комбинированный лоток, состоящий из железобетонного блока и единой чугунной плиты с боковыми бортами и гнездами для болтовых соединений с примыкающими тюбингами и с лотками соседних тюбинговых колец обделки, по контуру чугунной плиты выполнена чеканочная канавка, предназначенная для обеспечения гидроизоляции и позволяющая применять все виды чеканочных материалов, что дает возможность использовать тюбинговую обделку в любых гидрогеологических условиях и в любом режиме эксплуатации.
Введение в конструкцию тюбингового кольца дополнительного тюбинга, выполненного с тремя отверстиями для болтового соединения с конструкцией смежного тюбингового кольца обделки, позволяет осуществить поворот (сдвиг) - операция перевязки швов - смежных тюбинговых колец относительно друг друга. В этом случае стыки тюбингов смежных тюбинговых колец смещаются относительно друг друга и вся конструкция обделки становится более жесткой. Но при этом болтовые отверстия смежных тюбинговых колец четко совпадают, что обеспечивает при сборке их четкое соединение.
Введение в конструкцию тюбингового кольца комбинированного лотка, состоящего из железобетонного блока и единой чугунной плиты с боковыми бортами и гнездами для болтовых соединений с примыкающими тюбингами и с лотками соседних тюбинговых колец обделки, с выполненной по контуру чугунной плиты чеканочной канавкой, сокращает объем работ, уменьшает ресурс времени при сборке обделки, обеспечивает удобство и точность монтажа.
Более того, наличие чеканочной канавки по контуру чугунной плиты позволяет применять все виды чеканочных материалов, что дает возможность использовать тюбинговую обделку в любых гидрогеологических условиях и в любом режиме эксплуатации.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид тюбингового кольца, на фиг.2 - лотковый блок, общий вид, на фиг.3 - чугунная плита лоткового блока, на фиг.4 - ключевой тюбинг.
Тюбинговое кольцо (фиг.1) состоит из соединенных между собой стандартных тюбингов 1, ключевого тюбинга 2, дополнительного тюбинга 3 и комбинированного лотка 4. Тюбинг 1 представляет собой цилиндрический сегмент с кольцевыми и радиальными ребрами жесткости. Болтовые соединения (на чертеже не показано) обеспечивают жесткое соединение тюбингов, образующих кольцо и кольцевые сегменты друг с другом. Каждый стандартный тюбинг 1 имеет четыре болтовых отверстия 5 для болтового соединения смежных тюбинговых колец тоннельной обделки при ее монтаже. Дополнительный тюбинг 3 выполнен с тремя болтовыми отверстиями 6. Такая конструкция дополнительного тюбинга 3 позволяет осуществить перевязку смежных тюбинговых колец при монтаже обделки. Кроме того, введение дополнительного тюбинга 3 в конструкцию кольца позволило ввести в конструкцию кольца также и комбинированный лоток 4. Комбинированный лоток 4 (фиг.2) состоит из железобетонного блока 7 и единой чугунной плиты 8 с боковыми бортами 9 и гнездами 10 для болтовых соединений с примыкающими тюбингами и гнездами 11 для соединения с лотками соседних тюбинговых колец обделки. По контуру чугунной плиты 8 выполнена чеканочная канавка 12 для обеспечения гидроизоляции
Ключевой тюбинг 2 (фиг 4) выполнен трапециевидной формы и имеет одно болтовое отверстие 13 для болтового соединения со смежным тюбинговым кольцом и два болтовых отверстия 14 для соединения с примыкающими тюбингами кольца. Ключевой тюбинг 2 является замыкающим и распорным элементом тюбингового кольца.
При монтаже тоннельной обделки смежные тюбинговые кольца за счет наличия в конструкции кольца дополнительного тюбинга 3 поворачивают относительно друг друга, обеспечивая таким образом перевязку стыковочных швов смежных колец, при этом жесткость и прочность обделки резко увеличивается.
Наличие в конструкции тюбингового кольца комбинированного лотка 4 обеспечивает без дополнительных работ и затрат времени создание основания для прокладки откаточных рельсовых путей. Поскольку каждое тюбинговое кольцо в сборке обделки имеет такой лоток 4, то при соединении смежных тюбинговых колец автоматически монтируется полотно основания под прокладку рельсовых путей. Нет необходимости для формирования отдельного железобетонного основания.
Таким образом, разработанная конструкция тюбингового кольца для тоннельной обделки метрополитена позволит обеспечить высококачественную сборку обделки, высокую прочность и жесткость конструкции, надежность, технологичность и быструю сборку в разных геологических грунтах.