Модульный железобетонный элемент сборной тоннельной обделки

 

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к конструкциям тоннельной обделки и, в частности, может быть использовано для крепления коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром 2.6, 3.6 и 4,0 м, сооружаемых щитовым способом. Цель изобретения - снижение стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей возможность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными проходческими щитами. Элемент имеет в плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом. Продольные торцы элемента (3) выполнены по цилиндрическим поверхностям. Боковые стороны Э являются плоскими и имеют в местах соединения со смежными Э ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей. Длина основного Э по дуге определяется из выражения I Ri2yr /N1, а значения чисел Э Na N3....,Ns в кольцах обделок остальных диаметров с внутренними радиусами R2B ... RSB подбираются из равенств id2 + Rr + 2Rt -d -cos (лг/Ni + в RiB - Zl. где Ri (RiB - d - Zi) sintt/Ni , 2d sin л/Jvij1 - толщина Э, Zz...Zs - минимальные строительные зазоры между хвостовой оболочкой щита и тоннельной отделкой. 10 Zi 25 мм. При нецелых значения NI для некоторых диаметров тоннельной обделки в отделку введен дополнительный элемент (ДЭ), соответствующий дробной части NI. Размеры ДЭ по дуге не менее двойной толщины и не более 0,9 длины дуги Э. ДЭ изготовлен в той же опалубочной форме, что и Э. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил. + W Ё VI ю ел о VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 D 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833864/03 (22) 04,06.90 (46) 15.02.93. Бюл. N 6 (71) Московский горный институт (72) В,И.Курносов,О.Н. Павлов, В, Н.Борисов, K.Ä.Tðîèöêèé и В.В.Неретин (56) Рабочие чертежи, альбом ПС вЂ” 172. Сборныв железобетонные модульные блоки коллекторных тоннелей. М,: Мосинжпроект, 1982, Заславский Ю.Ç,,Дружко Б,В, Новые виды крепи горных выработок, M,: Недра, 19 9, с.110-112. (54) МОДУЛЬНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ

ЭЛЕМЕНТ СБОРНОЙ ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ (57) Изобретение относится к подземному

fT oèTåëüñTBó, а именно к конструкциям тоннельной обделки и, в частности, может быть использовано для крепления коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром 2.6, 3.6 и 4,0 м, сооружаемых щйтовым способом. Цель изобретения— снйжение стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей воэможность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к конструкциям тоннельной обделки и, в частности, может быть использовано для крепления коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром 2,6; 3,6 и 4,0 м, сооружаемых щитовым способом, Известен железобетонный элемент сборной тоннельной обделки, имеющий в

„„ Ы„„1795107 А1 проходческими щитами, Элемент имеет в . плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом.

Продольные торцы элемента (3) выполнены по цилиндрическим поверхностям. Боковые стороны Э являются плоскими и имеют в местах соединения со смежными Э ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей. Длина основного Э по дуге определяется из выражения I = Я12л /N1, а значения чисел Э Nz > Na,...,йэ в кольцах обделок остальных диаметров с внутренними радиусами Ry > ... Rs подбираются из равенств (d2+ R +2Я .d сов(Г/М + л/И,)

=R1 — 2l, где RI = (Я1 — d — Z1) ., 2d

В В з!и Л/Й1

Sinu NI — толщина Э, Q...Zs — минимальные строительные зазоры между хвостовой оболочкой щита и тоннельной отделкой.

10 < 3 525 мм. При нецелых значения NI для некоторых диаметров тоннельной обделки в отделку введен дополнительный элемент (ДЭ), соответствующий дробной части йь Размеры ДЭ по дуге не менее двойной толщины и не более 0,9 длины дуги Э, ДЭ изготовлен в той же опалубочной форме, что и Э. 1 з,п. ф-лы, 1 табл., 5 ил. плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности. с арматурным каркасом, продольные торцы элемента выполнены по цилиндрическим поверхностям, а боковые стороны снабжены с одной стороны выступом, с другой — пазом.

Недостатком известной конструкции является то, что длина элемента обделки по дуге соответствует только определенному

1795107 купность позволяет достичь укаэанную

К

sin—

Модульный элемент 1 сборной тоннельЛ sin—

50 ной обделки имеет в плане вид прямоугольN(ника длиной I. толщиной 2d, шириной Ь, с условием, чтобы минимальные строитель- изогнутого по дуге окружности с наружным ные зазоры между хвостовой.оболочкой щи- Rp и внутренним Яь t радиусами и арматурт а и тонн ел ь ной о бдел кой Zz,....Zs ным каркасом 2. Продольные торцы элеменнаходились в пределах 10 — 25 мм (i = 2,: $);. 55 та выполнены в виде вогнутой 3 и выпуклой

2d — толщина элемента обделки. 4 поверхностей, очерченных по кривым разДля некоторых диаметров обделок мо- ных радиусов. Боковые стороны элемента жет получиться нецелое значение йь что являются плоскими, причем на одной устаобусловливает введение дополнительного новлены два металлических штыря 5, а на элемента, размер которого соответствует другой устроены ниши 6. диаметру тоннеля и для крепления выработок других сечений, сооружаемых обычными проходческими щитами, использована быть не может. Такое положение предопределяет большое разнообразие в размерах элементов обделки для разных диаметров тоннелей и высокую стоимость их изготовления, Известен также модульный железобетонный элемент тоннельной обделки, принятый за прототип, имеющий в плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом, продольные торцы элемента выполнены по цилиндрическим поверхностям, а боковые стороны являются плоскими, имеющими в местах соединения со смежными элементами ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей.

Недостатком конструкции является то, что принятые геометрические размеры элементов позволяют испольэовать их для крепления тоннелей разных диаметров, но только при применении специальных модульных проходческих щитов.

Целью изобретения является снижение стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей возмож- ность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными проходческими щитами.

Поставленная цель достигается тем, что длина основного элемента по дуге определена из следующего выражения

1= R (I)

Значения чисел элементов Nz > Мз >

>...Ns в кольцах обделок остальных диаметров, монтируемых в обычных проходческих щитах с внутренними радиусами Я > Яз >

> .„ Rs,подобраны из цепочки равенств (d + Rl + 2Ri д cos (— — )) =

Я Ni

= Ri -Zi, (2) где дробной части Мь С целью сохранения принципа модульности этот элемент должен изготовляться в тех же опалубочных формах, что и для основных элементов, пу5 тем установки в них съемной вставки с профилем, соответствующим форме продольного стыка блока.

Размер дополнительного элемента должен находиться в интервале определяемом

10 минимальным значением, исходя из условий прочности, равным двум толщинам блока (40), и максимальным значением, определяемым геометрическими размерами съемной вставки, зависящими от пара15 метров геометрии продольного стыка (по опыту проектирования вставок их размер не превышает 0,1 длины основного элемента), Из проведенного патентного поиска установлено, что все отличительные признаки

20 сборной тоннельной обделки с размерами элементов, установленными из выражений. (1) и (2), являются новыми и только их совоцель.

25 На фиг.1, 2 и 3 показано поперечное сечение коммунальных тоннелей параметрического ряда диаметром соответственно

2,6; 3,6 и 4,0 м, пройденных обычными проходческими щитами и закрепленных мо30 дульными сборными железобетонными элементами с числом элементов в кольце обделки: для тоннелей диаметром 2,6 м — 5 основных и один дополнительный элемент; для тоннелей диаметром 3,6 м — 8 основных

35 элементов и для тоннелей диаметром 4,0 м — 9 основных элементов. На фиг.4 — модульный элемент сборной обделки в плане; на фиг.5 — то же, разрез, Показанные на фиг.1-5 основные пара-.

40 метры модульных элементов обделки (длина. по дуге I, ширина b и толщина 2d), а также их число в кольце обделки N для разных диаметров тоннелей с учетом обеспечения минимальных строительных зазоров Z меж"5 ду хвостовой оболочкой щита и тоннельной обделкой могут быть получены из выражений (1) и (2).

1795107

Длина ниш составляет 10-15 диаметров штыря, а ширина — в 1,5-2 раза больше диаметра штыря. Это необходимо для обеспечения подвижности элементов при монтаже смежных колец обделки.

На внутренней поверхности элемента в кольцевых стыках выполнены профильные канавки 7 для чеканки швов обделки.

Каждый элемент снабжен монтажными петлями 8 для крепления его к захватному приспособлению щитового блокоуклэдчика, Здна бетона у петель усиливается прутковой арматурой или металлическими сеткамИ, Для нагнетания тампонажного раствора в акрепное пространство в элементах обделки имеются отверстия 9.

Модульные сборные элементы монтируются в готовую тоннельную обделку необходимого (проектного) диаметра с помощью щитового блокоукладчика путем варьирования их числа в кольце, Монтаж очередного кольца начинается с укладки лоткового блока, затем поперемЕнно cf1pBBB и слева от него, без перевязки ш ов, укладываются следующие модульные блоки и поджимаются щитовыми домкратами к ранее смонтированному кольцу. Последней устанавливается распорнэя ш ганга, предохраняющая кольцо обделки от развала. Замковый блок заводится в кОльцо обделки только после очередной пер движки щита при разжатом положении рЭспорной штанги, установленной на расстоянии в 1/3 ширины кольца по ходу щита, Верхние домкраты отводятся в исходное пол жение. замковый блок блокоукладчиком э водится с торца s образовавшийся зазор и домкратами подается вперед на половину ширины кольца, затем штанга снимается, а блок досылается до своего проектного положения в кольце. Смежные кольца соединяются между собой при помощи штырей 5, входящих своими концами в ниши 6. Приведенные выше размеры штырей и ниш обеспечивают самоцентрирование и фиксацию элементов в кольце обделки.

После выхода из хвостовой оболочки проходческого щита (на фиг. не показано) собранное кольцо обделки деформируется и приобретает форму незначительного эллипса.

Эти деформации происходят без разрущения модульных элементов обделки, благодаря цилиндрическим поверхностям стыков, которые работают в кольце как шарнир.

Затем производится чеканка швов и нагнетание тампонажного раствора в закрепное пространство.

Практическое определение параметров модульного блока обделок, возводимых в тоннелях, строящихся с применением обычных прохоуческих щитов с диаметрами оболочек 2R1, 2R2,...,2йэ производится с использованием формулы (2).

Радиус R> рассматривается как базовый, по отношению к которому ведется расчет, заключающийся в последовательном подборе значений числа блоков N>, Nz,...,йз в кольце обделки и определении величин строительного зазора.Z>, Zz,...,Zs. В процессе расчета числа блоков N1,...,Ns должны быть целыми или иметь одинаковые дробные части. Рассчитываемые по формуле (2) зазоры Zi (i = 2„.„S) должны удовлетворять условию

Zi <(10 — 25) мм, (3)

Указанный подбор осуществляется следующим образом.

Задаются значением N< и зазором 21, Подбирается такое значение N2, целое или с дробной частью (Nz) = (N<), чтобы вычисленный по формуле (2) строительный зазор

Е2 удовлетворял условию (3). Если это условие не выполняется, устанавливают новое значение N>. выбирают Nz и процесс продолжается. В противном случае производится подбор следующего значения: Из с вычислением Ез и так далее, до тех пор, пока не определится весь ряд N, Й272,...,NsZs, В табл.1 приведены результаты опреде- . ления значений числа блоков N1, N2, Кз в кольце обделки применительно к обычным проходческим щитам с 2R> = 4,0 м; 2Я2 = в

=3,6 м и 2Кз = 2,56.м без учета условия (3).

В таблице приведены варианты расчетных значений основных параметров модульной обделки.

Как видно из таблицы, условие (3) исключает использование варианта 1, оставляя для проектирования модульной обделки варианты 2 и 3.

Использование предлагаемых модульных элементов сборной обделки для крепления тоннелей разных диаметров, сооружаемых обычными проходческими щитами, за счет унификации размеров элементов, позволяет отказаться от изготовления нескольких типоразмеров существующей тоннельной обделки, повысить качество продукции, улучшить организацию проходческих работ, исключить применение дорогостоящих модульных и роходческих щитов.

1795107

Расчетные значения величин

Вариант

Число элеВеличина Число элеВеличина

Число элеВеличина ментов в кольце обделки, N<, строительного зазора, 21, мм ментов в кольце обделки, Nz, строительного зазора, Zz мм ментов в кольце обделки, йз, строительного зазора, Ез, мм шт. шт шт.

8,5

10

28

12

7,5

8,9

5,4

Формула изобретения .,1. Модульный железобетонный элемент сборной тоннельной обделки, имеющий в плане вид прямоугольника, изогнутого по дуге окружности, с арматурным каркасом, продольные торцы элемента выполнены по цилиндрическим поверхностям, а боковые стороны являются плоскими, имеющими в местах соединения со смежными элементами ниши и отверстия для пропуска соединительных штырей, отл ича ющийся тем, что, с целью снижения стоимости обделки за счет унификации размеров элементов, обеспечивающей возможность использования одного типоразмера для крепления тоннелей разных диаметров из заданного параметрического ряда, сооружаемых обычными проходческими щитами, длина основного элемента по дуге определяется из выражения 1 = R /N<, а значения чисел элементов

Nz > Nj... > Ns в кольцах обделок остальных. диаметров, монтируемых в обычных прохадческих щитах с внутренними радиуса ми Rz > ... Rs, подбираются из.равенств

td2+ Р2+2R ° d — ))1/2 = в

N1

= R1 -Zl, Л

sin где Rl - (Й1 — d — Z ) sln—

2d — толщина элемента; при этом минимальные строительные зазоры между хвостовой оболочкой щита и тоннельнойй обдел кой Z2,...,Ез должн ы находиться в пределах 10-25 мм.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что при нецелых значениях Ц для некоторых диаметров тоннельной обделки, в обделку введен дополнительный элемент, соответствующий дробной части Ni, имеющий размеры по дуге не мене двойной толщины и не более.0,9 длины дуги элемента, соответствующего целой части Nl, причем дополнительный элемент изготовлен s той же опалубочной форме.

Фиг. 4

Фиг.5

Составитель В. Курносов

Техред М.Моргентал Корректор. Н. Король

Редактор

Производственно. издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 414 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5