Подземное сооружение и способ ввода его в эксплуатацию

 

1. Подземное сооружение, включающее внешнюю и внутреннюю оболочки , каждая из которых -представлена ид попеременно чередующихся и попарно сопряженных в радиальном направлении трапецеидальных элементов, боковые поверхности которых для одной пары сходятся, а для другой расходятся относительно соответствующей геометрической оси, и полость между оболочками, заполненную подпружинивающей средой, отличающеес я тем, что, с целью улучшения напряженно-деформативного состояния сооружения, элементы одной из пар сопряженных трапецеидальных элементов снабжены-ограничителем встречных радиальных перемещений оболочек, выполненным в виде упругого блока, а другая пара элементов снабжена анкером , причем один его конец закреплен в трапецеидальном элементе одной оболочки , а другой свободно проходит через трапецеидальный элемент другой оболочки и снабжен гидравлическим тороидом напрягающим анкер. i W to N9 ;о ее сд ел 0l/2.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬ :ТВУ

z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3690568/22-03 (22) 06.01.84 (46) 07.05.86. Бюп. № 17 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники им.Б.Е.Веденеева (72) Б.А.Наторхин (53) 622.281(088.8) (56) Патент ФРГ № 1559150, кл. Е 04 С 7/00, опублик. 1980. . Авторское свидетельство СССР № 1121348, кл. Е 02 В 7/12, 1983. (54) ПОДЗЕМНОЕ СООРУЖЕНИЕ И СПОСОБ

ВВОДА ЕГО В ЭКСПЛУАТАЦИЮ (57) 1. Подземное сооружение, включающее внешнюю и внутреннюю оболочки, каждая из которых представлена из попеременно чередующихся и попарно сопряженных в радиальном направÄÄSUÄÄ 1229355 А I (51) E 21 D 11/00, Е 02 В 9/06 лении трапецеидальных элементов, боковые поверхности которых для одной пары сходятся, а для другой расходятся относительно соответствующей геометрической оси, и полость между оболочками, заполненную подпружинивающей средой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения напряженно-деформативного состояния сооружения, элементы одной из пар сопряженных трапецеидальных элементов снабжены ограничителем встречных радиальных перемещений оболочек, выполненным в виде упругого блока, а другая пара элементов снабжена анкером, причем один его конец закреплен в трапецеидальном элементе одной оболочки, а другой свободно проходит через трапецеидальный элемент другой оболочки и снабжен гидравлическим тороидбм напрягающим анкер.

12

2. Сооружение по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что ограничители встречных радиальных перемещений оболочек имеют упругие прокладки, выполненные, например, иэ неопрена.

3. Сооружение по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что боковые поверхности трапецеидальньгл элементов облицованы металлическим листом и покрыты антидеференционным и гидроизолирующим материалом, например компаундом на основе минугольньгх масел. ч. Способ ввода в эксплуатацию подземного сооружения, включающий монтаж сооружения, засыпку его грунтом и заполнение внутренней средой, 29355

Й одновременно с. засыпкой грунта в подпружинивающей среде, размещен гой между внутренней и внешней оболочками сооружения, создают усилия, величина которых по радиальным направлениям ранна величине усилий, передаваемых

На сооружение со стороны внешней среды, а при введении сооружения в эксплуатацию создают дополнительное усилие, величина которого равна величине усилий, действующих са стороны внутренней среды, после стабилизации усилий внутренней и внешней

-..ред, подпружинивающую среду сооружения заменяют на твердеющий раствор.

Изобретение относится к п1эомышленному и транспортному строительству, касается возведения с использованием насыпного грунта подземных сооружений, у которых усилия внешних воз- 5 действий преобладают над усилиями внутренних воздействий и может быть использовано при устройстве водоводов и туннелей, подземных емкостей для хранения жидких и газообразных материалов, строительстве подземных корпусов АЭС и т.п. сооружений.

Цель изобретения — улучшение напряженно-деформативного состояния сооружения.,5

На фиг. 1 дано сооружение водовода или туннеля, продольный разрез; на фиг.2 — то же, поперечный разрез; на фиг . 3 — сооружение емко сти для хранения жидких и газообразных мате- 26 риалов, продольный разрез, на фиг.4 то же, поперечный разрез; на фиг.5 сооружение АЭС, продольный разрез; на фиг.6 — то же, поперечный разрез; на фиг.7 — сооружение водовода или туннеля с деталировкой узлов„ поперечный разрез," на фиг.8 — разрез А-А на фиг.7; на фиг.9 — узел 1 на фиг.7; на фиг. 10 и 11 — разрез Б-Б на фиг. 8

i,âàðèàíòû исполнения} 3О

Сооружение представляет собой подземный корпус, состоящий из внешней оболочки 1 и внутренней оболочки 2, между которыми образована полость 3.

Корпус расположен под насыпным грунтэм

Внешняя оболочка 1 состоит из пэочередно чередующихся между собой тэапецеидальчых элементов 5, боковые поверхности которых сходятся с внутренней стороны корпуса, и трапецеицальных элементов 6, боковые поверхности которых сходятся с внешней стороны корпуса.

Внутренняя оболочка 2 состоит из поочередно чередующихся между собой трапецеидальных элементов 7, боковые поверхности которых сходятся с внешней стороны корпуса, и трапецеицальных элементов 8, боковые поверхности которых сходятся с внутренней стороны корпуса

Трапецеидальные элементы 5 BHPIII ней оболочки соосны с трапецеидальными элементами 7 внутренней оболочки.

Аналогично элементы 6 совпадают IIo осям с элементами 8.

Поверхности сопрягающихся по осям элементов с внешней и внутренней стороны корпуса параллельны между собой.

Трапецеидальные элементы 5 внешней оболочки, боковые поверхности которых сходятся с внутренней стороны корпуса, связаны с помощью анкеров 9 с трапецеидальными элементами 7 внутренней обслочки, боковые поверхности которых сходятся с внешней стороны корпуса. Каждый из анкеров 9 одним

1229355 концом может быть закреплен в трапецеидальном элементе внешней оболочки, а другим — свободно проходить через отверстие в трапецеидальном элементе внутренней оболочки. Для закрепления анкера 9 на внешней стороне внешней оболочки корпуса используют закладной узел 10, перераспределяющий усилия от анкера по поверхности закрепляемого элемента. 10

Со стороны свободного конца анкера 9 и с внутренней стороны корпуса может быть размещено напрягающее устройство 11, представляющее собой в общем случае гидравлическую пластину. 15

Наиболее удобным видом такой пластины может быть гидравлический тороид, т.е. полый кольцевой элемент, заполненный под давлением гидравлической средой. Для предварительной стабили- 2р зации профиля корпуса тороид может быть снабжен дополнительной системой обжатия оболочек.

Между трапецеидальными элементами внешней и внутренней оболочек и по 25 осям их сопряжения в радиальном направлении могут быть размещены ограничители радиальных перемещений оболочек навстречу друг друга, причем между анкеруемыми элементами — огра- 3<> ничители 12, а между неанкеруемыми элементами — ограничители 14, а каждый из ограничителей снабжен просло— ем эластомера 13. Ограничители 12 и ! 4 радиальных перемещений могут быть

35 одинаковыми или отличаться по сечению в связи с теми нагрузками, на которые они расчитаны.

Для обеспечения устойчивости ограничителей 12 они размещены на анкерах 9 как на своих осях, для чего в ограничителях выполнены сквозные в радиальном направлении отверстия.

Для обеспечения устойчивости ограничителей 14, они размещаются на центрирующих стержнях 15, которые своими концами расположены в соответствующих выемках элементов внешней и внутренней оболочек с обеспечением в них ограниченной свободы перемещения по оси. вующим радиальным осям назначают из следующих условий.

В кольцевом направлении боковые поверхности, являющиеся взаимно расклинивающими для оболочек, должны преднапрягать оболочки до расчетного уровня, определяемого как естественными внешними нагрузками со стороны грунта и со стороны объекта использования, так и внутренними нагрузками, являющимися искусственными и действующими на оболочки корпуса со стороны полости между ними.

В продольном направлении элементы оболочек должны взаимно преднапрягать друг друга и обеспечивать продольную устойчивость корпуса.

При монтаже элементов в корпусе может быть использован шаблон, выполненный, например, по внутреннему про-филю корпуса и перемещаемый вдоль оси сооружения по мере монтажа очередного участка корпуса. Перед монтажом в каждом элементе 5 внешней оболочки закрепляют анкер 9 с использованием закладного узла 10. Этот

Предлагаемое сооружение в варианте, например, водо вода, имеющего

7 площадь поперечного сечения 100 м и более, возводимого под насыпным грунтом, воздвигают следующим образом.

На заранее спланированной поверхности и по оси будущего водовода монтируют корпус сооружения, состоящий из внешней оболочки 1 и внутренней оболочки 2 с полостью между ними 3. По мере завершения монтажа отдельных участков корпуса их засыпают грунтом 4.

Отдельные элементы 5 — 8 оболочек корпуса могут быть изготовлены из бетона или железобетона с облицовкой их боковых поверхностей металлическим листом или без него. Их сечение в тангенциальном направлении по отношению к будущему сооружению может быть прямоугольным, шестиугольным или любым иным полигональным очертанием. При этом соблюдается условие, чтобы сопряжение соответствующих элементов по боковым поверхностям давало бы профиль расчетного сооружения.

Толщину элементов назначают в соответствии с прочностными свойствами материала и нагрузками, действующими на них. Боковые поверхности элементов выполняют сходящимися. Так, боковые поверхности элементов 5 и 8 сходятся с внутренней стороны корпуса, а боковые поверхности элементов

6 и 7 — с внешней стороны.

Угол наклона поверхностей этих элементов по отношению к соответст1229355 узел представляет собой металлическую плиту, находящуюся на внешней стороне элемента. Свободным концом анкер 9 проходит через элемент 5 по его оси, через будущую полость между оболочками по оси ограничителя

12 радиальных перемещений и через смежный по оси элемент 7 внутренней оболочки. На свободном конце анкера

9 размещают напрягающее устройство .

ll, выполненное в виде, например, гидравлического тороида, снабженногс механической системой преднапряжения.

Каждый тороид или их отдельные группы иМеют автономные системы гидроснабжения, управление которыми может быть выведено в вспомогательный туннель или на дневную IToBppxHocTb.

Ограничители 12 радиальных перемещений анкеруемых элементов и ограничители 14 радиальных перемещений неанкеруемых элементов представляют собой цилиндрические бетонные или железобетонные блоки с сквозными отверстиями по оси. Роль их сводится к фиксированию минимального расстояния между оболочками 1 и 2, переда— чи части нагрузки с одной оболочки на другую, демпфированию передаваемых нагрузок через эластомер 13.

Длина каждого блока ограничителей 12 и 14 вместе с прослоями эластомера

I3 определяется проектным расстоянием между оболочками и возможным перемещением оболочек навстречу друг другу. Поперечное сечение блоков наз начается из условия расчетных нагрузок.

После монтажа корпуса сооружения и засыпки его грунтом заполняют по— лость между оболочками 1 и 2 подпружинивающей средой, которой может быть, например, тиксотропная суспензия, связанная гидравлическим кана— лом с газовым демпфером и системой подкачки. Концентрация с ус и нзии

s назначается по соображениям устойчивости физических свойств с спензии при длительной ее эксплуатации, а также по возможности кольматап пл контактов в ".îïðÿæåíèè элементов между собои

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

После сборки корпуса, засыпки его грунтом и одновременно с заполнением корпуса объектом использования осуществляют заполнение полости между оболочками плдпружинивающей средой, в частности тиксотропной суспензией.

По мере увеличения давления на корпус с его внутренней стороны от объекта использования увеличивают и давление тиксотропной суспензии. В результате заполнения тиксотропной суспензией промежутков между элементами оболочек происходит кольматация полости и ее герметизация. При эксплуатации сооружения в первые несколько лет в эезультате процессов стабилизации окружающего грунта осуществляют корректировку напряженного состояния оболочек корпуса.

С этой целью преднапрягают, ис— пользуя гидравлические тороиды, те участки оболочек, которые разгружены от воздействия грунта, например, в .зоне образования грунтового свода.

Следствием ="-того соседние участки получают дополнительное обжатие в тангенциальном направлении и материал оболочек оказывается в более благоприятном напряженном состоянии.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществить поэтапный ввод сооружений в эксплуатацию, а также регу.лировать напряженно †деформативн состояние ее при циклически повторяющихся нагрузках, 122

1229355

Щ/г. jrf

Составитель Л.Березкина

Техред H.Áîíêàëî

Редактор Г.Волкова

Корректор N.Ëoæo

Заказ 2428/28

Тираж 470

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4