Крепь для подземного сооружения

 

Изобретение относится к креплению подземных сооружений. Оно направлено на решение проблемы создания крепи (обделок) подземных сооружений типа метро повышенной прочности, обеспечивающей их длительную и безопасную эксплуатацию в экстремальных условиях, в том числе при усадке указанных сооружений в малоустойчивых горных породах (плывунах), при значительных сейсмических воздействиях в результате землетрясений и в других случаях. Крепь для подземного сооружения типа метро содержит тюбинги, стыки которых имеют герметизирующие прокладки и стянуты болтовыми соединениями по всей окружности тюбингов равномерно. Между прокладками в стыки тюбингов дополнительно введены составные кольца, имеющие двутавровое сечение, наружная полка которых перекрывает стык снаружи. Вдоль крепи дополнительно установлены продольные балки в виде двутавра или рельса, которые соединены в районах стыков с внутренними полками составных колец. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к созданию ограждающих конструкций - крепи (обделок) специальных подземных сооружений, преимущественно типа метро.

Известно крепь, содержащая тюбинги, стыки которых снабжены герметизирующими прокладками и стянуты болтовыми соединениями [1, 2 и 3]. Однако в условиях малоустойчивых и водонасыщенных горных пород на крепь воздействуют значительные растягивающие усилия, которые образуются при осадке подземных сооружений (тоннелей) и передаются в конечном счете на стяжные болты, сечение которых намного меньше сечения тюбингов, ими стягиваемых.

Недостатки известной конструкции крепи в достаточной степени выявлены в результате аварии на Санкт-Петербургском метрополитене между станциями "Лесная" и "Площадь Мужества" в декабре 1985 года, когда произошло размораживание грунта в месте плывуна.

Наиболее близким решением к заявляемому изобретению является крепь для подземного сооружения, описанная в [2].

Устройство [2] включает комбинированную двойную крепь, состоящую из тюбингов, соединенных в полные кольца с помощью ботовых соединений, стыки тюбингов уплотнены герметизирующей прокладкой и стянуты с помощью болтовых соединений равномерно по всей окружности стыка.

Недостатком этого решения является слабая прочность и герметичность стыков, особенно в условиях малоустойчивых водонасыщенных грунтов. При осадке подземных сооружений возникают растягивающие усилия, действующие на болтовые соединения стыков, происходит образование щелей между тюбингами, теряется герметичность крепи в стыках, что приводит к выносу плывуна и просачиванию воды внутрь тоннеля, вызывая процесс саморазрушения подземного сооружения, заканчивающийся разрывом крепи.

Для увеличения прочности крепи и повышения за счет этого безопасности и герметичности подземного сооружения предлагается крепь для подземного тоннеля, включающая тюбинги, стыки которых уплотнены герметизирующими прокладками со стороны каждого тюбинга и стянуты болтовыми соединениями по всей окружности тюбингов, причем между прокладками в стыки тюбингов дополнительно введены составные кольца, имеющие двутавровое сечение, наружная полка которых перекрывает стык снаружи, а вдоль крепи дополнительно установлены продольные балки в виде двутавра или рельса, которые соединены с внутренними составных колец.

Новым в заявляемом изобретении является введение в болтовые соединения тюбингов между герметизирующими прокладками составных колец, например стальных полуколец, двутаврового сечения и продольных балок в виде двутавров или рельсов. Соединенные между собой эти элементы образуют единый каркас крепи тоннеля. Выполнение составного кольца в виде, например, двух полуколец двутаврового сечения обеспечит осуществимость монтажа предлагаемого изобретения в подземном сооружении.

Остальные новые признаки не выявлены из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Указанные новые признаки в совокупности позволят повысить герметичность стыков тюбингов за счет восприятия растягивающей нагрузки при изгибе продольной оси тоннеля, вызванной его локальной осадкой, при этом существенно уменьшается нагрузка, действующая на соединительные болты тюбингов.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана крепь в стыке тюбингов; на фиг. 2 приведен поперечный разрез тоннеля, оборудованного заявляемой крепью.

Крепь содержит тюбинги 1, в стыке которых между герметизирующими прокладками введены симметрично расположенные стальные полкольца 2 двутаврового сечения, стянутые болтами 3 и гайками 4, на внутренней полке полуколец 2 закреплены балки 5 болтами 6 и гайками 7 (узел А: фигуры 1 и 2).

Заявляемая крепь работает следующим образом. При уплотнении основания, вызываемым различными причинами, включая размораживание предварительно замороженного плывуна, в сооружении образуются деформации, вызывающие растягивающие усилия в нижней и верхней части тюбингов 1 тоннеля. Это усилие распределяется между болтовыми соединениями 3, 4 и 6, 7, балками 5. Доля общей нагрузки на болты будет уменьшаться за счет вступления в работу балок 5. Это приведет к существенному уменьшению нагрузки на болты 3 тюбингов 1 и, следовательно, защищает стыки тюбингов 1 от проникновения воды и песка внутрь тоннелей, создаются условия безаварийной их работы.

Список источников: 1. Насонов И. Д. , Федюкин В.А., Шуплик М.Н. "Технология строительства подземных сооружений", часть 3. М., Недра, 1983 г., стр. 163, рис. 426.

2. То же, стр. 164, рис. 4.28 и стр. 163, рис. 4.26a.

3. Заявка N 96105997/03(009955) от 27.03.96 г., опубл. 20.04.98 по которой принято решение о выдаче патента на изобретение N 2105099, опубл. 20.02.98.

Формула изобретения

Крепь для подземного сооружения типа метро, содержащая тюбинги, стыки которых снабжены герметизирующими прокладками и стянуты болтовыми соединениями по всей окружности тюбингов равномерно, отличающаяся тем, что между прокладками в стыки тюбингов дополнительно введены составные кольца, имеющие двутавровое сечение, наружная полка которых перекрывает стык снаружи, а вдоль крепи дополнительно установлены продольные балки в виде двутавра или рельса, которые соединены в районах стыков с внутренними полками составных колец.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2