Стартовый комплекс для возведения тоннеля транспортной магистрали

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям стартового комплекса тоннеля, возводимого в составе транспортной магистрали. Новым в конструкции является то, что стартовый комплекс для возведения тоннеля транспортной магистрали содержит стартовую монтажную камеру, выполненную открытым способом, включающую лоток, поперечные торцевые имеющие проемы переднюю и заднюю и продольные боковые сплошные стены с внешней металлоизоляцией из образующих противофильтрационную завесу протяженных гофрированных шпунтовых панелей, сопряженных с гидроизоляцией лотка с образованием водонепроницаемой оболочки, причем стены по толщине состоят из объединенных в единую конструкцию монолитной внутренней железобетонной части, протяженных гофрированных шпунтовых панелей и наружного защитного бетонного слоя, включающего заполнение карманов шпунтовых панелей, при этом продольные стены раскреплены в средней по длине камеры части поперечными распорными балками, установленными в два яруса в верхней половине высоты стен, а передняя поперечная стена размещена в зоне примыкания монтажной камеры к участку тоннеля, возводимого закрытым способом, головная часть которого, примыкающая к монтажной камере, расположена в предварительно образованном в грунте бетонном массиве, прочность которого составляет 15-35% прочности обделки головной части тоннеля, причем бетонный массив выполнен длиной, составляющей не менее трети длины монтажной камеры. Технический результат состоит в повышении надежности конструкций путем обеспечения совместной работы стартового комплекса и головной части возводимого закрытым способом тоннеля в слабых, в том числе обводненных грунтах, и оптимального распределения материала, соответствующего степени нагруженности его участков, в том числе повышении прочностных характеристик массива в зоне головной части тоннеля с одновременным обеспечением точного и устойчивого положения выводимого из монтажной камеры проходческого комплекса на наиболее ответственный участок в зоне головной части тоннеля, возводимого закрытым способом, а также исключении развития на этом участке повышенных деформаций, которые могут вызвать осадки дневной поверхности и деформации расположенных в зоне строительства зданий и сооружений. 12 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям стартового комплекса тоннеля, возводимого в составе транспортной магистрали.

Известен стартовый комплекс тоннеля транспортной магистрали, включающий монтажную камеру, возводимую открытым способом путем удаления грунта на глубину 24 м в пределах внутреннего периметра шпунтового ограждения и сооружения по его боковой поверхности железобетонной стены толщиной 1,5 м для монтажа проходческого щита, предназначенного для строительства автодорожного тоннеля закрытым способом в составе транспортной магистрали (см. В.В. Неретин, В.Д. Иванов, С.А. Васильев. Стена в грунте и водонепроницаемость заглубленных конструкций, Подземное пространство мира, № 1, 2001 г., стр. 51-53).

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности конструкций и обеспечение совместной работы стартового комплекса и головной части возводимого закрытым способом тоннеля в слабых, в том числе обводненных грунтах.

Задача решается за счет того, что стартовый комплекс тоннеля транспортной магистрали согласно изобретению характеризуется тем, что он содержит стартовую монтажную камеру, выполненную открытым способом, включающую лоток, поперечные торцевые имеющие проемы переднюю и заднюю и продольные боковые сплошные стены с внешней металлоизоляцией из образующих противофильтрационную завесу протяженных гофрированных шпунтовых панелей, сопряженных с гидроизоляцией лотка с образованием водонепроницаемой оболочки, причем стены по толщине состоят из объединенных в единую конструкцию монолитной внутренней железобетонной части, протяженных гофрированных шпунтовых панелей и наружного защитного бетонного слоя, включающего заполнение карманов шпунтовых панелей, при этом продольные стены раскреплены в средней по длине камеры части поперечными распорными балками, установленными в два яруса в верхней половине высоты стен, а передняя поперечная стена размещена в зоне примыкания монтажной камеры к участку тоннеля, возводимого закрытым способом, головная часть которого, примыкающая к монтажной камере, расположена в предварительно образованном в грунте бетонном массиве, прочность которого составляет 15-35% прочности обделки головной части тоннеля, причем бетонный массив выполнен длиной, составляющей не менее трети длины монтажной камеры.

Наружная гидроизоляция лотка может быть выполнена из двух слоев изопласта или из металлоизоляции, уложенных на бетонную подготовку.

Бетонная подготовка под гидроизоляцию лотка может быть выполнена толщиной 300 мм из бетона класса В 15 - В 22,5, предпочтительно с армированием верхней и/или нижней сетками, а поверх слоя гидроизоляции образован защитный слой из цементно-песчаного раствора марки М-100 толщиной 30 мм.

Лоток может быть выполнен из железобетона с рабочими швами, по длине каждого из которых установлена трехкулачковая гидрошпонка.

В зоне сопряжения гидроизоляции лотка со стенами с внутренней стороны к шпунтовым панелям может быть приварен сплошной металлический лист высотой не менее 1 м, на который могут быть заведены выпуски многослойной гидроизоляции лотка с фиксацией прижимными планками или сваркой.

Выпуски гидроизоляции лотка могут быть выполнены длиной не менее 0,5 м и заведены на металлический лист послойно.

Монтажная камера может быть снабжена расположенным в верхней части стен по их периметру монолитным железобетонным воротником, опертым на грунтовое основание с обеспечением возможности передачи на него нагрузки от внутренней железобетонной части стен, примоноличиваемой к шпунтовым панелям в процессе ее возведения “сверху вниз”, а также с обеспечением горизонтальной жесткости стен до установки поперечных распорных балок и бетонирования лотка, причем в нижней части воротника могут быть выполнены выпуски арматуры, заведенные в стены монтажной камеры, в том числе в наружный защитный бетонный слой.

В каждом ярусе могут быть размещены по две распорные балки, причем балки вышележащего яруса могут быть расперты в железобетонный воротник, а балки нижележащего яруса - в железобетонные стены монтажной камеры.

Торцевые стены монтажной камеры могут быть снабжены железобетонными рамами примыкания соответственно к участку тоннеля, возводимому закрытым способом, и к участку тоннеля, возводимому открытым способом.

Замковые соединения шпунтовых панелей могут быть обварены сплошными вертикальными сварными швами.

Шпунтовые панели могут быть снабжены расположенными на их внутренней поверхности заведенными во внутреннюю железобетонную часть стен металлическими анкерами, устанавливаемыми по мере бетонирования стен “сверху вниз”.

Стены по высоте могут быть выполнены из монолитных блоков, число которых соответствует числу этапов бетонирования стен, причем блоки отделены друг от друга омоноличиваемыми горизонтальными швами, образованными несъемной опалубкой в виде мелкоячеистой сетки и жесткой несущей арматурной сеткой, приваренной к основному арматурному каркасу внутренней железобетонной части стен, причем жесткая несущая арматурная сетка может быть уложена на цементно-песчаную подготовку толщиной 50-100 мм с прочностью на сжатие, равной прочности на сжатие монолитных блоков стен монтажной камеры.

Внутренняя железобетонная часть стен монтажной камеры может быть выполнена с арматурными каркасами, фиксированными с помощью дистанционных прокладок - “сухарей”, прочностные характеристики которых не ниже прочностных характеристик бетона монолитных блоков.

Получаемый технический результат состоит в повышении надежности конструкций путем обеспечения совместной работы стартового комплекса и головной части возводимого закрытым способом тоннеля в слабых, в том числе обводненных грунтах, и оптимального распределения материала, соответствующего степени нагруженности его участков, в том числе повышении прочностных характеристик массива в зоне головной части тоннеля с одновременным обеспечением точного и устойчивого положения выводимого из монтажной камеры проходческого комплекса на наиболее ответственный участок в зоне головной части тоннеля, возводимого закрытым способом, а также исключении развития на этом участке повышенных деформаций, которые могут вызвать осадки дневной поверхности и деформации расположенных в зоне строительства зданий и сооружений.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен стартовый комплекс в плане;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2;

на фиг.4 - постоянная конструкция монтажной камеры, поперечный разрез;

на фиг.5 - то же, в плане;

на фиг.6 - фрагмент лотка, разрез;

на фиг.7 - гидрошпонка лотка, в разрезе;

на фиг.8 - фрагмент противофильтрационной завесы с наружным защитным бетонным слоем, в плане;

на фиг.9 - то же, в разрезе;

на фиг.10 - план раскладки шпунтовых панелей;

на фиг.11 - форшахта-воротник, поперечный разрез;

на фиг.12 - форшахта-воротник, в плане;

на фиг.13 - разрез по В-В на фиг.12;

на фиг.14 - узел сопряжения лотка и стены, разрез;

на фиг.15 - шпунтовая панель с анкерами, в плане;

на фиг.16 - фрагмент стены и лотка монтажной камеры, разрез.

Стартовый комплекс для возведения тоннеля 1 транспортной магистрали содержит стартовую монтажную камеру 2, выполненную открытым способом. Монтажная камера 2 включает лоток 3, поперечные торцевые переднюю 4 и заднюю 5 стены, имеющие проемы 6, и продольные сплошные боковые стены 7. Стены 4, 5 и 7 выполнены с внешней металлоизоляцией в виде противофильтрационной завесы 8. Противофильтрационная завеса 8 выполнена из протяженных гофрированных шпунтовых панелей 9.

Шпунтовые панели 9 имеют замковые соединения 10 в виде обоймы 11 на одном торце и кулачка 12 - на другом торце.

Лоток 3 монтажной камеры 2 содержит бетонную подготовку 13 толщиной 300 мм из бетона класса В 15 - В 22,5, армированную верхней 14 и нижней 15 арматурными сетками, гидроизоляцию 16, например, из двух слоев изопласта или из металлоизоляции, причем шпунтовые панели 9 стен 4, 5 и 7 монтажной камеры 2 в нижней части снабжены приваренным к ним сплошным металлическим листом 17 высотой не менее 1 м, на который заведены выпуски гидроизоляции 16 лотка 3 с фиксацией прижимными планками (не показаны) или сваркой, что обеспечивает образование водонепроницаемой оболочки монтажной камеры. Выпуски гидроизоляции 16 лотка 3 могут быть выполнены длиной не менее 0,5 м и заведены на металлический лист 17 послойно.

Поверх слоя гидроизоляции 16 лотка 3 образован защитный слой 18 из цементно-песчаного раствора марки М - 100 толщиной 30 мм. Лоток 3 выполнен из железобетона с рабочими швами 19, по длине которых установлена трехкулачковая гидрошпонка 20.

Стены 4, 5 и 7 монтажной камеры 2 по толщине состоят из объединенных в единую конструкцию монолитной внутренней железобетонной части 21, протяженных гофрированных шпунтовых панелей 9 и наружного защитного бетонного слоя 22, включающего заполнение 23 карманов 24 шпунтовых панелей 9. Продольные боковые стены 7 монтажной камеры 2 в средней по ее длине части раскреплены поперечными распорными балками 25 и 26, установленными в два яруса - две балки 25 в верхнем ярусе и две балки 26 в нижнем ярусе. Балки 25 и 26 расположены в верхней половине высоты стен 7. Передняя поперечная торцевая стена 4 монтажной камеры 2 размещена в зоне примыкания монтажной камеры 2 к участку тоннеля 1, возводимого закрытым способом.

Головная часть 27 тоннеля 1, примыкающая к монтажной камере 2, расположена в предварительно образованном в грунте бетонном массиве 28, прочность которого составляет 15-35% прочности обделки 29 головной части 27 тоннеля 1.

Бетонный массив 28 выполнен длиной, составляющей не менее трети длины монтажной камеры 2.

Монтажная камера 2 может быть снабжена расположенным в верхней части стен 4, 5 и 7 по их периметру монолитным железобетонным воротником 30, опертым на грунтовое основание 31 с обеспечением возможности передачи на него нагрузки от внутренней железобетонной части 21 стен 4, 5 и 7, примоноличиваемой к шпунтовым панелям 9 в процессе ее возведения “сверху вниз”, а также с обеспечением горизонтальной жесткости стен 4, 5 и 7 до установки поперечных распорных балок 25 и 26 и бетонирования лотка 3. В нижней части воротника 30 могут быть выполнены выпуски арматуры 32, заведенные в стены 4, 5 и 7 монтажной камеры 2, в том числе в наружный защитный бетонный слой 22.

Балки 25 вышележащего яруса могут быть расперты в железобетонный воротник 30, а балки 26 нижележащего яруса - в железобетонные стены 4, 5 и 7 монтажной камеры 2.

Торцевые стены 4 и 5 монтажной камеры 2 могут быть снабжены железобетонными рамами примыкания (не показаны) соответственно к участку тоннеля 1, возводимому закрытым способом, и к участку тоннеля 33, возводимому открытым способом.

Замковые соединения 10 шпунтовых панелей 9 могут быть обварены сплошными вертикальными сварными швами.

Шпунтовые панели 9 могут быть снабжены расположенными на их внутренней поверхности заведенными во внутреннюю железобетонную часть 21 стен 4, 5, 7 металлическими анкерами 34, устанавливаемыми по мере бетонирования стен 4, 5 и 7 “сверху вниз”.

Стены 4, 5 и 7 по высоте могут быть выполнены из монолитных блоков 35, число которых соответствует числу этапов бетонирования стен 4, 5 и 7, причем блоки отделены друг от друга омоноличиваемыми горизонтальными швами, образованными несъемной опалубкой в виде мелкоячеистой сетки и жесткой несущей арматурной сеткой, приваренной к основному арматурному каркасу внутренней железобетонной части стен (не показано). Жесткая несущая арматурная сетка может быть уложена на цементно-песчаную подготовку толщиной 50-100 мм с прочностью на сжатие, равной прочности на сжатие монолитных блоков 35 стен монтажной камеры 2.

Внутренняя железобетонная часть 21 стен 4, 5 и 7 монтажной камеры 2 может быть выполнена с арматурными каркасами, фиксированными с помощью дистанционных прокладок - “сухарей” (не показано), прочностные характеристики которых не ниже прочностных характеристик бетона монолитных блоков 35.

Формула изобретения

1. Стартовый комплекс для возведения тоннеля транспортной магистрали, характеризующийся тем, что он содержит стартовую монтажную камеру, выполненную открытым способом, включающую лоток, поперечные торцевые, имеющие проемы, переднюю и заднюю и продольные боковые сплошные стены с внешней металлоизоляцией из образующих противофильтрационную завесу протяженных гофрированных шпунтовых панелей, сопряженных с гидроизоляцией лотка с образованием водонепроницаемой оболочки, причем стены по толщине состоят из объединенных в единую конструкцию монолитной внутренней железобетонной части, протяженных гофрированных шпунтовых панелей и наружного защитного бетонного слоя, включающего заполнение карманов шпунтовых панелей, при этом продольные стены раскреплены в средней по длине камеры части поперечными распорными балками, установленными в два яруса в верхней половине высоты стен, а передняя поперечная стена размещена в зоне примыкания монтажной камеры к участку тоннеля, возводимого закрытым способом, головная часть которого, примыкающая к монтажной камере, расположена в предварительно образованном в грунте бетонном массиве, прочность которого составляет 15-35% прочности обделки головной части тоннеля, причем бетонный массив выполнен длиной, составляющей не менее трети длины монтажной камеры.

2. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что наружная гидроизоляция лотка выполнена из двух слоев изопласта или из металлоизоляции, уложенных на бетонную подготовку.

3. Стартовый комплекс по п.2, отличающийся тем, что бетонная подготовка под гидроизоляцию лотка выполнена толщиной 300 мм из бетона класса В 15 - В 22,5, предпочтительно с армированием верхней и/или нижней сетками, а поверх слоя гидроизоляции образован защитный слой из цементно-песчаного раствора марки М-100 толщиной 30 мм.

4. Стартовый комплекс по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что лоток выполнен из железобетона с рабочими швами, по длине каждого из которых установлена трехкулачковая гидрошпонка.

5. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что в зоне сопряжения гидроизоляции лотка со стенами с внутренней стороны к шпунтовым панелям приварен сплошной металлический лист высотой не менее 1 м, на который заведены выпуски многослойной гидроизоляции лотка с фиксацией прижимными планками или сваркой.

6. Стартовый комплекс по п.5, отличающийся тем, что выпуски гидроизоляции лотка выполнены длиной не менее 0,5 м и заведены на металлический лист послойно.

7. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что монтажная камера снабжена расположенным в верхней части стен по их периметру монолитным железобетонным воротником, опертым на грунтовое основание с обеспечением возможности передачи на него нагрузки от внутренней железобетонной части стен, примоноличиваемой к шпунтовым панелям в процессе ее возведения “сверху вниз”, а также с обеспечением горизонтальной жесткости стен до установки поперечных распорных балок и бетонирования лотка, причем в нижней части воротника выполнены выпуски арматуры, заведенные в стены монтажной камеры, в том числе в наружный защитный бетонный слой.

8. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что в каждом ярусе размещены по две распорные балки, причем балки вышележащего яруса расперты в железобетонный воротник, а балки нижележащего яруса - в железобетонные стены монтажной камеры.

9. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что торцевые стены монтажной камеры снабжены железобетонными рамами примыкания соответственно к участку тоннеля, возводимому закрытым способом, и к участку тоннеля, возводимому открытым способом.

10. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что замковые соединения шпунтовых панелей обварены сплошными вертикальными сварными швами.

11. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что шпунтовые панели снабжены расположенными на их внутренней поверхности заведенными во внутреннюю железобетонную часть стен металлическими анкерами, устанавливаемыми по мере бетонирования стен “сверху вниз”.

12. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что стены по высоте выполнены из монолитных блоков, число которых соответствует числу этапов бетонирования стен причем блоки отделены друг от друга омоноличиваемыми горизонтальными швами, образованными несъемной опалубкой в виде мелкоячеистой сетки и жесткой несущей арматурной сеткой, приваренной к основному арматурному каркасу внутренней железобетонной части стен, причем жесткая несущая арматурная сетка уложена на цементно-песчаную подготовку толщиной 50-100 мм с прочностью на сжатие, равной прочности на сжатие монолитных блоков стен монтажной камеры.

13. Стартовый комплекс по п.1, отличающийся тем, что внутренняя железобетонная часть стен монтажной камеры выполнена с арматурными каркасами, фиксированными с помощью дистанционных прокладок-“сухарей”, прочностные характеристики которых не ниже прочностных характеристик бетона монолитных блоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16