Способ сооружения подземных выработок, например туннелей

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве подземных гидротехнических сооружений. Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерного распределения напряжения в обделке выработки. Техничекий результат достигается тем, что в способе сооружения подземных выработок, например туннелей, включающем проходку выработки с выемкой грунта, установку опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство и формирование монолитной бетонной обделки, определяют статические модули деформаций в сводовой и лотковой частях выработки, затем при проходке выработки смещают ее горизонтальную ось по вертикали в сторону свода на величину, определяемую по формуле где h₀ - толщина цилиндрической обделки, определяемая с учетом отпора вмещаемого массива, характеризуемого модулем деформации E; E_min - модуль деформации массива горных пород в сводовой части выработки; E_max - модуль деформации массива горных пород в лотковой части выработки, а при формировании монолитной бетонной цилиндрической обделки центр сечения выработки устанавливают на прежнем уровне. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве подземных гидротехнических сооружений, напорных и безнапорных, автодорожных и железнодорожных туннелей, а также прочих подземных сооружений, галерей и камер.

Известен способ сооружения подземных выработок, например, туннелей, включающий проходку выработки с выемкой грунта и формирование монолитной цилиндрической оболочки постоянной толщины и жесткости [1] Недостатком данного способа является то, что в нем при возведении оболочки не учитывается неравномерность распределения напряжений по контуру выработки, обусловленная, в частности, наличием неравномерно образованных глубин ослабленных зон в своде и лотке туннеля в процессе проходки особенно буровзрывным способом.

Наиболее близким к изобретению является способ сооружения подземных выработок, например туннелей, включающий проходку выработки с выемкой грунта, установку опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство и формирование монолитной бетонной цилиндрической обделки [2] Недостатком этого способа является то, что при формировании обделки не учитывается неравномеpность распределения напряжений по контуру выработки, обусловленная, в частности, наличием неравномерно образованных глубин ослабленных зон в своде и лотке туннеля в процессе проходки, особенно буровзрывным способом, что является причиной изменения деформационных характеристик массива по контуру выработки от минимальных значений в сводовой части до максимальных в лотке. Из вышеизложенного следует, что обделка подземной выработки, имеющая постоянную жесткость (толщину) по всему сечению, как это имеет место в прототипе, имеет избыточный запас прочности по контуру от содовой части до лотковой. Таким образом данный способ не обеспечивает равномерности распределения напряжения в обделке подземной выработки.

Технический результат изобретения обеспечение равномерного распределения напряжения в обделке выработки.

Технический результат достигается тем, что в способе сооружения подземных выработок, например туннелей, включающем проходку выработки с выемкой грунта, установку опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пpостранство и формирование монолитной бетонной цилиндрической обделки, определяют статические модули деформации в сводовой и лотковой частях выработки, затем при проходке выработки смещают ее горизонтальную ось по вертикали в сторону свода на величину, определяемую пo формуле e h_o (1 E_min/E_max)/2, где h_o толщина цилиндрической обделки, определяемая с учетом отпора вмещаемого массива, характеризуемого модулем деформации Е; Е_min модуль деформации массива горных пород в сводовой части выработки (туннеля); Е_max модуль деформации массива горных пород в лотковой части выработки (туннеля), а при формировании обделки ось устанавливают на прежнем уровне.

При исследовании технического уровня предлагаемого решения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками, сходными с признаками предлагаемого решения, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "технический уровень".

На фиг.1 приведена схема осуществления способа сооружения подземных выработок, например, туннеля; на фиг.2 сечение монолитной бетонной цилиндрической обделки подземной выработки.

Предлагаемый способ сооружения подземных выработок, например туннелей осуществляют следующим образом.

Производят проходку подземной выработки в соответствии с проектом производства работ на длину 3 4 диаметров (чтобы исключить влияние забоя на результаты статических исследований), включающую выемку грунта, установку временной крепи 1, бурение прессиометрических скважин в сводовой и лотковой частях выработки, производят в этих скважинах прессиометрические нагружения и определяют глубины, ослабленных зон и статические модули деформации.

Затем с помощью опалубки 2 смещают горизонтальную ось проходки подземной выработки на величину е по вертикали в сторону свода, определяемую по формуле e h_o (1-E_min/E_max)/2, (1) где h_о толщина цилиндрической обделки, определяемая с учетом отпора вмещаемого массива, характеризуемого модулем деформации Е; Е_min модуль деформации массива горных пород в сводовой части выработки (туннеля); Е_max модуль деформации массива горных пород в лотковой части выработки (туннеля).

При формировании монолитной бетонной цилиндрической обделки 3 с помощью бетононасоса 4, подающего бетонную смесь в заопалубочное пространство, опалубку 2 устанавливают и центрируют на прежнем уровне.

Вывод формулы (1) следующий.

Известно, что при равномерном распределении напряжений в обделке туннеля толщина ее обратно пропорциональна модулю деформации, т.е. чем меньше Е_деф, тем больше расчетная толщина обделки, т.е.

h₁/h_o E_min/E_max (2) Из фиг.2 видно, что r₂ r₁ + h₁^+e или r₂ r₁ + h_o-e
r₁ + h_o-e r₁ + h₁+e; h₁ h_o 2e (3)
Поставив (3) в (2) и решив уравнение относительно е, получили формулу (1).

П р и м е р выполнения предлагаемого способа сооружения подземных выработок. В качестве примера рассмотрим турбинный водовод Рогунской ГЭС на реке Вахш, черт. N 1079-14-111, лист 1. Гидропроект, т.Ташкент, 1988.

Основные данные: проектный радиус проходки R_пр 320 см, внутренний радиус водовода R_в 270 см.

Использование предлагаемого способа сооружения туннелей применительно к Рогунскому турбинному водоводу выполняется в следующей последовательности.

В соответствии с проектом производства работ производят разработку грунта с радиусом проходки R 320 см на длину l 6 R, затем возводят временную крепь, в своде и лотке водовода бурят прессиометрические скважины, в этих скважинах производят прессиометрические нагружения и определяют глубины ослабленных зон и модули деформаций.

По данным института "Гидроспецпроект", проводившего на протяжении многих лет прессиометрические работы на строящейся Рогунской ГЭС значения модулей деформации равны: в сводовой части водовода E_min 45000 кгс/см²; в лотковой части E_max 80000 кгс/см², т.е. е 11 см. Далее смещают горизонтальную ось туннеля по вертикальной оси вверх на 11 см и продолжают проходку с радиусом 320-11 309 см, а при бетонировании обделки опалубку устанавливают и центрируют по проектной оси, т.е. на 11 см ниже оси проходки.

Использование предлагаемого способа сооружения подземных выработок, например туннелей, позволит обеспечить равномерное распределение напряжения в обделке выработки, например туннеля кругового очертания, а также уменьшить объем работ и снизить затраты при сооружении туннелей, расположенных в неоднородном массиве с изменяющимися по контуру выработки деформационными характеристиками.

Формула изобретения

СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК, НАПРИМЕР ТУННЕЛЕЙ, включающий проходку выработки с выемкой грунта, установку опалубки, подачу бетонной смеси в заопалубочное пространство и формирование монолитной цилиндрической обделки, отличающийся тем, что определяют статические модули деформации в сводовой и лотковой частях выработки, затем при проходке выработки смещают ее горизонтальную ось по вертикали в сторону свода на велечину, определяемую по формуле

где h_о - толщина цилиндрической обделки, определяемая с учетом отпора вмещаемого массива, характеризуемого модулем деформации E;
E_min - модуль деформации массива горных прород в сводовой части выработки;
E_max - модуль деформации массива горных пород в лотковой части выработки,
а при формировании монолитной бетонной цилиндрической обделки горизонтальную ось выработки устанавливают на прежнем уровне.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2