Конструкция обделки тоннеля

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к конструкции обделки тоннелей, сооружаемых горным способом.

Конструкция обделки тоннеля содержит набрызгбетонную временную крепь, дренирующий слой геотекстиля, гидроизоляцию и постоянную железобетонную или набрызгбетонную обделку, причем гидроизоляция является напыляемой из материала типа «Полиуреа» или «Флекси-гум».

Новым в предлагаемой полезной модели является размещение дренирующего и гидроизоляционного слоев на поверхности первого слоя набрызгбетона временной крепи толщиной 3-5 см, Кроме того, впервые предлагается использовать в тоннеле напыляемую гидроизоляцию.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в создании новой конструкции тоннельной обделки, позволяющей учитывать временную набрызгбетонную крепь в составе постоянной обделки, что ведет к снижению расхода материалов на постоянную обделку. Кроме того, напыляемая гидроизоляция более технологична, чем листовая, что позволяет снизить затраты времени на ее устройство

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к конструкции обделки тоннелей, сооружаемых горным способом.

Известна конструкция обделки тоннеля, сооружаемого горным способом, состоящая из временной крепи с деревянной затяжкой, несущей внешней бетонной или железобетонной обделки, слоя наклеиваемой битумной гидроизоляции и внутренней железобетонной рубашки, воспринимающей давление грунтовых вод (И.В.Баклашов, О.В.Тимофеев «Конструкции и расчет крепей и обделок», с.106). Недостатком этой конструкции обделки является незащищенность ее несущих элементов от воздействия подземных вод и их невысокая долговечность.

Известна также конструкция обделки тоннеля, сооружаемого горным способом, состоящая из слоя набрызгбетона, возможно армированного, или «чернового» бетона, возможно с арками, слоя геотекстиля, листовой полимерной гидроизоляции, и слоя постоянной железобетонной обделки (Hermann H. Saitz «Tunnel der Welt - Welt der Tunnel», Berlin, Transpress, 1988, c. 118). Набрызгбетонная временная крепь с ускорителями схватывания, наносимая сразу после разработки грунта на заходке, предохраняет потерю прочности грунта в призабойной зоне от воздействия атмосферного воздуха, снижая тем самым горное давление на крепь, чем она выгодно отличается от арочной или рамной крепи с деревянной затяжкой. Здесь несущая конструкция защищена гидроизоляцией.

Недостаток данной конструкции обделки заключается в незащищенности временной крепи от воздействия подземных вод, по этой причине временную крепь, как правило, не учитывают в работе постоянной обделки, что влечет за собой заметное увеличение расхода материалов на сооружение тоннеля.

Задача предлагаемой полезной модели заключается в снижении расхода материалов на сооружение тоннеля путем организации защиты временной крепи от воздействия подземных вод, в этом случае она может быть учтена в составе постоянной обделки.

Для получения указанного технического результата в конструкции обделки тоннеля, включающей временную крепь, выполненную из набрызгбетона, дренирующую прослойку, гидроизоляцию и внутреннюю бетонную или железобетонную обделку, временную крепь разделяют на первичный защитный и вторичный основной слои, а дренирующий слой и гидроизоляция размещены между первичным защитным и вторичным основным слоями набрызгбетона временной крепи, причем гидроизоляция является напыляемой. При этом первичный защитный слой временной набрызгбетонной крепи с добавками ускорителей схватывания имеет толщину порядка t₁=3-5 см.

Кроме того, вторичный основной слой временной набрызгбетонной крепи имеет толщину порядка t ₂=k *t₁,

где k=2÷10 (безразмерный коэффициент).

Кроме того, в конструкции обделки используется напыляемая гидроизоляция типа «Полиуреа» или «Флекси-гум».

Сущность полезной модели поясняется схемой на чертежах, где

на фиг.1 представлена предлагаемая полезная модель конструкции обделки тоннеля;

на фиг.2 представлен прототип конструкции обделки тоннеля.

В предлагаемой конструкции полезной модели (фиг.1) временная набрызгбетонная крепь разделена на первичный защитный слой 1 толщиной t₁ (3-5 см) и вторичный основной слой 2 толщиной t₂, а дренирующий слой и гидроизоляция 3 толщиной t₃ расположены между первичным и вторичным слоями, при этом гидроизоляция является напыляемой. Постоянная обделка 4 (бетонная или железобетонная, а возможно, также набрызгбетонная) толщиной t₄ связана в единое целое со вторичным основным слоем 2, имеющем толщину t₂.

Прототип конструкции обделки тоннеля (фиг.2) включает в себя временную крепь 5, выполненную из набрызгбетона толщиной t₅, дренирующий слой геотекстиля и гидроизоляцию 6 толщиной t ₆, железобетонную или набрызгбетонную обделку 7 толщиной t₇.

Таким образом, общая толщина совместно работающего бетона и набрызгбетона предлагаемой обделки составит t₄+t₂ и момент сопротивления составит W=(t ₂+t₄)³/6, тогда как для прототипа W₀=t₅³/6+t₇³/6, причем в большинстве случаев слой t ₅ в постоянной обделке вообще не учитывается. Для типичных размеров t₂=25 см, t₅=30 см, t₄ =t₇=50 cм отношение W/W₀=75³ /(30³+50³)=421875/152000=2.78. Т.е. краевые напряжения от одинакового изгибающего момента снизятся почти в 3 раза, а в случае исключения временной крепи из состава постоянной обделки - более, чем в 3 раза.

В полезной модели используется то обстоятельство, что в зоне только что разработанной заходки горное давление невелико и для защиты работающих от выпадения камней и для предохранения от потери прочности грунта призабойной зоны при воздействии атмосферного воздуха вполне достаточно выравнивающего слоя набрызгбетона толщиной 3-5 см с ускорителями схватывания. Толщина вторичного основного слоя t₂ зависит от условий заложения и назначается по расчету, в глинистых и полускальных грунтах обычно она находится в пределах от 30 до 50 см, в скальных - от 10 до 20 см. В общем случае величина t₂=k *t ₁, где k=2÷10 (безразмерная величина).

Эффективность данного технического решения определяется снижением материалоемкости конструкции постоянной обделки и затрат времени на устройство гидроизоляции при некотором уменьшении скорости проходки, хотя общее время сооружения тоннеля сокращается. Рациональная область применения - горные тоннели в обводненных скальных и полускальных грунтах с коэффициентом крепости по Протодьяконову f=1 и выше.

1. Конструкция обделки тоннеля, включающая временную крепь, выполненную из набрызгбетона, дренирующий слой, гидроизоляцию и постоянную бетонную или железобетонную обделку, отличающаяся тем, что временная крепь разделена на первичный защитный и вторичный основной слои, а дренирующий слой и гидроизоляция размещены между первичным защитным и вторичным основным слоями набрызгбетона временной крепи, причем гидроизоляция является напыляемой.

2. Конструкция обделки по п.1, отличающаяся тем, что первичный защитный слой временной набрызгбетонной крепи с добавками ускорителей схватывания имеет толщину t₁ порядка 3-5 см.

3. Конструкция обделки по п.1, отличающаяся тем, что вторичный основной слой временной набрызгбетонной крепи имеет толщину порядка t₃=k·t₁ см, где k=2÷10 (безразмерная величина).

4. Конструкция обделки по п.1, отличающаяся тем, что в ней используется напыляемая гидроизоляция типа «Полиуреа» или «Флекси-гум».