ОБДЕЛКА ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ
UNDERGROUND FACILITY LINING

Изобретение относится к транспортному строительству и может быть использовано при возведении тоннельных обделок транспортных тоннелей и тоннелей метро.
Известна тоннельная обделка, состоящая из сборных железобетонных элементов, покрытых стальным листом и соединенных посредством болтов (заявка Японии 303959, E21D 11/14, E21D 11/15, 1989 г.) К недостаткам известной конструкции можно отнести отсутствие гидроизоляции и сложность обнаружения и ликвидации протечек, возникающих в процессе эксплуатации, что затрудняет ее использование в обводненных грунтах.
Известна обделка подземного сооружения из армометаллоблоков, содержащая внутреннюю металлоизоляцию с ребрами жесткости и бетон. Блоки выполнены из отвальцованного по радиусу листа с ребрами жесткости, выступающими за его торцы, и опорных элементов в виде поперечных полос, размещенных вдоль блока с равномерным шагом и соединенных с ребрами жесткости вертикальными пластинами (RU 2114376, C1 F41H 11/00, оп. 27.06.1998 г.) Данное устройство имеет существенный недостаток: конструкция армометаллоблока практически применима для ограниченного круга подземных сооружений (в основном, для подземных фортификационных объектов, подверженных механическому воздействию в ближней зоне ядерного взрыва). Конструкция армометаллоблока представляется недопустимо жесткой с анкерами, не заведенными в сжатую зону, т.е. представляет собой конструкцию, содержащую хрупко разрушаемые соединения. Поэтому такой армометаллоблок принципиально не может быть рекомендован для широкого использования в практике подземного строительства.
Известна обделка подземного сооружения (RU 2378456, C1 E02D 29/045, оп. 10.01.2010 г.). Обделка подземного сооружения из армометаллоблоков содержит внутреннюю металлоизоляцию с ребрами жесткости и бетон. При этом армометаллоблоки выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, состоящих из металлического листа, приваренных к нему стержней рабочей арматуры длиной на 20 мм меньше длины металлического листа и ребер жесткости в виде двух или более раскосных металлических ферм, вершины верхних поясов которых расположены в одной плоскости, и арматурной сетки, выполненной из продольных арматурных стержней числом, равным удвоенному числу ферм, и поперечных арматурных стержней с шагом, равным шагу раскоса ферм. Причем вершины верхних поясов ферм служат опорными элементами крепления на них арматурной сетки и расположены таким образом, что металлический лист, приваренные к нему стержни рабочей арматуры, раскосные фермы и продольная стержневая арматура сетки, укрепленная на вершинах верхних поясов ферм, образуют нижнюю и верхнюю диафрагмы вертикальной жесткости армометаллоблока, поперечная арматура сетки образует верхнюю диафрагму горизонтальной жесткости, а металлический лист - ее нижнюю диафрагму, при этом длина продольных стержней сетки превышает длину металлического листа с каждой стороны на величину 1, а образованные выпуски продольных стержней изогнуты по радиусу, равному расстоянию между металлическим листом и арматурной сеткой h, и с одной стороны не менее чем наполовину помещены в трубчатые гильзы длиной 10-20 диаметров арматурных стержней, согнутые в виде колена по тому же радиусу, что и продольные арматурные стержни, имеющие в средней по длине части отверстия для залива быстротвердеющего цементно-песчаного раствора и снабженные крепежными болтами, а поперечные стержни арматурной сетки, длина которых с каждой стороны равна ширине металлического листа, с одной стороны не менее чем наполовину помещены в трубчатые прямые гильзы, снабженные крепежными болтами и отверстиями аналогично согнутым гильзам, причем превышение длины продольных стержней сетки над длиной металлического листа 1 определяется по формуле
l=h·sin(α/2),
где α - угол, с которым сопрягаются между собой соседние армометаллоблоки.
Известна также тоннельная обделка (RU 2202681, С2 E02D 29/00, оп. 20.04.2003 г.)
Тоннельная обделка включает наружную и внутреннюю ограждающие конструкции. В зазоре между ними размещен слой гидроизоляционного материала. В качестве гидроизоляционного материала использован жидкий неорганический материал, в котором создано внутреннее давление, превышающее величину наружного гидростатического давления. Удельная плотность гидроизоляционного материала превышает удельную плотность воды, а в зазоре между ограждающими конструкциями, которые выполнены из сборных железобетонных и/или чугунных колец, установлен фиксирующий арматурный каркас и жестко соединенные с наружной и внутренней ограждающими конструкциями кольцевые перегородки, разделяющие зазор на герметичные отсеки, причем перегородки снабжены клапанами и патрубками, выведенными внутрь тоннеля.
Недостатками рассмотренных устройств является относительная низкая эффективность работы из-за сложности конструкций их металлоемкости и трудоемкости монтажа возведения.
Задачей изобретения является создание обделки подземного сооружения, использование которой позволит снизить затраты на ее транспортировку и монтаж, расширить области ее применения.
Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности за счет расширения области ее применения в водонасыщенных грунтах, в условиях сейсмической активности, а также за счет упрощения конструкции и снижения ее металлоемкости при обеспечении высокой несущей способности и надежности.
Технический результат изобретения достигается тем, что обделка подземного сооружения имеет пространственный армотканый каркас, соответствующий очертанию подземного сооружения, и бетон. При этом пространственный армотканый каркас содержит замкнутые наружный и внутренний контуры, соединенные между собой двумя внешними кольцевыми элементами, внутренние цельные перегородки, образующие герметичные камеры, в которых расположены внутренние перегородки с выполненными отверстиями. Герметичные камеры снабжены клапанами, выведенными внутрь подземного сооружения, причем для каждой герметичной камеры один клапан установлен для заполнения воздухом, а другой клапан - для заполнения ее бетоном.
Пространственный армотканый каркас выполнен из водонепроницаемой высокопрочной ткани, армированной арамидными волокнами.
Указанная новая совокупность существенных признаков необходима и достаточна для достижения указанного технического результата, что позволяет использовать обделку подземного сооружения в водонасыщенных грунтах и в условиях сейсмической активности. Конструкция обделки подземного сооружения проще, и ее металлоемкость снижена до нуля, так как не используется металл.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 - вид обделки подземного сооружения в аксонометрии;
на фиг 2 - общий вид обделки подземного сооружения;
на фиг 3 - поперечный разрез по А-А;
на фиг 4 - вид герметичной камеры.
Обделка подземного сооружения имеет пространственный армотканый каркас, который содержит замкнутый наружный контур 1 и замкнутый внутренний контур 2, соединенные между собой двумя внешними кольцевыми элементами 3, внутренние цельные перегородки 4, образующие герметичные камеры 5. Внутри герметичных камер 5 расположены внутренние перегородки 6 с выполненными отверстиями. Эти перегородки выполняют функцию армирующих элементов. Герметичные камеры 5 снабжены клапанами 7 и 8, выведенными внутрь подземного сооружения. Для каждой герметичной камеры 5 установлены два клапана. Один клапан 7 установлен для заполнения воздухом, другой клапан 8 установлен для заполнения герметичной камеры бетоном 9. Количество герметичных камер определяется по формуле:
где N - целое число камер (с учетом правил округления);
R - радиус наружного замкнутого контура в метрах.
Количество внутренних цельных перегородок 4 соответствует числу герметичных камер 5, а количество внутренних с отверстиями перегородок 6 определяется по расчету(конструктивно). Материал армотканого каркаса выбран с учетом условий его работы. Армотканый каркас выполнен из водонепроницаемой высокопрочной ткани, армированной арамидными волокнами. Армотканый каркас сшивают в заводских условиях, соединяя между собой элементы конструкции по одной из известных технологий: сшивание нитями, склеивание, сварка.
Монтаж сборки обделки подземного сооружения осуществляется следующим образом. Армотканый каркас, который содержит замкнутый наружный контур 1 и замкнутый внутренний контур 2, свернутый в рулон при транспортировке, доставляют на место возведения обделки. С помощью воздушных компрессоров (на чертеже не показано) подают сжатый воздух через клапаны 7 в герметичные камеры 5 до придания армотканому каркасу, содержащему замкнутый наружный контур 1 и замкнутый внутренний контур 2, формы, соответствующей очертанию подземного сооружения. Внутри герметичных камер 5 расположены внутренние перегородки 6 с выполненными отверстиями. Эти перегородки выполняют функцию армирующих элементов. Одновременно контролируют давление в каждой герметичной камере 5 до допустимого. Затем последовательно снизу вверх заполняют бетоном через клапаны 8 герметичные камеры 5. Одновременно избыточное давление воздуха в каждой герметичной камере 5 стравливают через клапан 7.
Использование предлагаемого изобретения позволит значительно снизить трудовые затраты на транспортировку к месту монтажа, так как армотканый каркас можно сворачивать в рулон, что значительно облегчает его доставку. Сокращаются затраты на процесс изготовления и сборки, а также не используется металл, что снижает металлоемкость до нуля.