Тоннель мелкого заложения в условиях слабых водонасыщенных грунтов

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству тоннелей. Транспортный тоннель мелкого заложения в слабых водонасыщенных грунтах, образованный водонепроницаемой обделкой. Обделка тоннеля представляет собой пролетное строение, которое опирается с определенным шагом на сваи, установленные в слабом грунте. Сваи своими концами опираются на нижележащий слой грунтового основания с высокими прочностными характеристиками. Для восприятия инерционных и тормозных нагрузок дополнительно установлены перекрестные связи, образованные тягами с грунтовыми анкерами, заделанными в нижележащем слое грунта с высокими прочностными свойствами. Технический результат состоит в обеспечении стабилизации напряжений и деформаций слабого грунтового основания, повышении надежности конструкций тоннелей мелкого заложения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а точнее, к строительству тоннелей.

Известны тоннели глубокого заложения, которые прокладывают при слабых верхних напластованиях в устойчивых грунтах на большой глубине (А.Н. Драновский, А.Б. Фадеев, Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве. Изд. Казанского университета, 1993 г., стр.30, рис.2.11). Конструкция тоннелей глубокого заложения и технология строительства хорошо известны и успешно применяются в настоящее время. Однако сооружение тоннелей глубокого заложения требует больших трудозатрат и материалоемкости, помимо этого связь тоннелей глубокого заложения с поверхностью осуществляется с помощью эскалаторов или лифтов, которые представляют собой достаточно сложные механизмы, надежность которых может обеспечиваться только большими затратами при эксплуатации. Системы энергоснабжения и вентиляции тоннелей глубокого заложения также представляют собой сложную и весьма затратную систему.

Известны также тоннели мелкого заложения (А.Н. Драновский, А.Б. Фадеев, Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве, Изд. Казанского университета, 1993 год, стр.31, Рис.2.13). Тоннели мелкого заложения представляют собой менее сложные подземные сооружения, для эксплуатации таких тоннелей не требуется эскалаторов и мощных вентиляционных систем, кроме того, расширяется область применения тоннелей, т.к. не только возможно строительство метро-тоннелей, но и тоннели для скоростного трамвая, автомобильного транспорта, а также для устройства коммуникационных тоннелей.

Вместе с тем, города, в которых применяются тоннели, как правило, располагаются в непосредственной близости от водоемов. Берега и территории, прилегающие к ним, образованы напластованиями слабых водонасыщенных грунтов, которые при малой прочности зачастую под воздействием вибрационных и динамических нагрузок расструктуриваются, раструктерируются, теряют прочность и легко деформируются.

Таким образом, следует заключить, что строительство транспортных тоннелей мелкого заложения является наиболее перспективным направлением в тоннелестроении только при решении проблемы устойчивости основания.

В настоящее время для повышения устойчивости грунтовых оснований известны различные варианты: замораживание, тампонаж (нагнетание цементного раствора, битума, синтетических скол и т.п.).

Однако замораживание имеет высокую стоимость, значительно повышает трудозатраты и не может проводиться на длительное время на весь период эксплуатации сооружения, а тампонаж имеет локальный эффект и при мощных напластованиях слабых грунтов не может быть использован. Наиболее близким конструктивным решением, которое может решить проблему надежности тоннелей мелкого заложения, является конструкция каркаса здания, возводимого вблизи существующих зданий (Решение Роспатента о выдаче патента на изобретение по заявке №2009129347/03 (040845), дата подачи заявки 29.07.2009, Автор Белый А.Г. и др.). Конструкция каркаса здания образована свайным основанием и несущими консольными конструкциями, Сваи-стойки помещены в полые трубы, установленные в верхнем слабом водонасыщенном грунтовом основании, а пространство между внешней поверхностью свай-стоек и внутренней поверхностью полых труб загермитизировано компенсаторами, при этом сваи-стойки нижними концами опираются на нижележащий слой грунтового основания с высокими физико-механическими свойствами. Каркас здания усилен безраскосными фермами.

Вместе с тем, представленная конструкция не может быть применена для строительства транспортных тоннелей мелкого заложения, поскольку при разработке не учтено влияние динамических нагрузок, возникающих при движении транспорта вибрация, инерционные и тормозные нагрузки). Следует также отметить, что динамические нагрузки могут привести к расструктуриванию слабых водонасыщенных грунтов и к непредсказуемым осадками грунтового основания.

Таким образом, в настоящее время нет удовлетворительного технического решения по надежной конструкции тоннелей мелкого заложения в слабых водонасыщенных грунтах, в связи с чем предлагается новая конструкция в которой обделка тоннеля представляет собой пролетные строения образующие эстакады и сваи-стойки, которые помешены в полые трубы, установленные в верхнем слабом грунтовом основании, а пространство между внешней поверхностью свай-стоек и внутренней поверхностью полых труб загерметизированы компенсаторами, при этом сваи-стойки своими нижними концами опираются на нижележащий слой с высокими физико-механическими характеристиками; сваи-стойки для восприятия динамических нагрузок объединяются перекрестными связями, образуя геометрически неизменяемую систему, при этом связи закреплены верхними концами к верхним частям свай-стойки, а нижними концами к грунтовым анкерам, которые закреплены в грунтовом основании с высокими физико-механическими свойствами. Пролетные строения эстакады дополнительно опираются на термо и виброизолирующее основание, уложенное непосредственно на грунт, в результате чего снижается уровень динамических нагрузок на слабое грунтовое основание, вследствие чего не произойдет расстуктурирования грунта.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная схема тоннеля мелкого заложения (Разрез А-А): 1 - пролетное строение, образованное из тоннельной обделки и образующее эстакаду, которая опирается на сваи-

, помещенные в полые трубы - 3 и заглубленные в грунтовое основание повышенной прочности 4, при этом полые трубы - 3 размещены только в верхнем слабом слое грунтового основания -5, а пространство между внешней поверхностью сваи 2 и внутренней поверхностью полой трубы 3 загерметизирована компенсаторами - 6; для восприятия инерционных и тормозных нагрузок в продольном и поперечном направлении установлены (фиг.2, разрез Б-Б) перекрестные связи с грунтовыми анкерами 7; которые заделаны в грунтовом основании повышенной прочности 4; пролетное строение 1 дополнительно опирается на термо и виброизолирующее основание 8, которое препятствует расструктурированию слабого грунтового основания - 5 при вибрации от движения транспорта, кроме того, пролетное строение - 1 дополнительно опирается на упругое основание.

Таким образом, задачи, поставленные при разработке новой конструкции тоннелей мелкого заложения, в основном, решены.

Следует отметить, что устройство свайного опирания пролетных строений представляет собой относительно несложную и хорошо известную технологическую операцию (см. например, А.С. Силин, Н.М. Глотов, В.И. Карпинский, Фундаменты опор мостов из сборного железобетона. Изд. Транспорт, М. 1954). В настоящее время для слабых водонасыщенных грунтов разработаны и применяются новые конструкции и технологии для устройства свайных оснований в условиях существующей плотной застройки (см. например, Р.А. Мангушев, А.И. Осокин, Геотехника Санкт-Петербурга, Изд. Ассоциации строительных вузов, М. 2010).

Также следует отметить, что строительство транспортных тоннелей глубокого заложения под мощным напластованием слабых грунтов, поскольку сооружение эскалаторов или лифтов не только затратно, но и является сложной геотехнической проблемой, особенно в условиях существующей застройки.

Предложенная конструкция тоннеля стабилизирует напряжения и деформации слабого грунтового основания при строительстве в сейсмических районах, так как элементы конструкции усилят основание как косвенная арматура.

Также предложенная конструкция может быть использована в районах вечной мерзлоты, поскольку оттаивание мерзлого грунтового основания не явится аварийной ситуацией, а какие-либо осадки основания могут быть восполнены засыпкой качественной печано-гравийной смесью.

1. Транспортный тоннель мелкого заложения в слабых водонасыщенных грунтах, образованный водонепроницаемой обделкой, отличающийся тем, что обделка тоннеля представляет собой пролетное строение, которое опирается с определенным шагом на сваи, установленные в слабом грунте, при этом сваи своими концами опираются на нижележащий слой грунтового основания с высокими прочностными характеристиками, а для восприятия инерционных и тормозных нагрузок дополнительно установлены перекрестные связи, образованные тягами с грунтовыми анкерами, заделанными в нижележащем слое грунта с высокими прочностными свойствами.

2. Транспортный тоннель по п.1, отличающийся тем, что нижней плоскостью обделки дополнительно упруго опирается на вибро- и термоизолирующее устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области подземного строительства, в частности к секциям подземных пешеходных переходов, и может быть использовано при сооружении подземных тоннелей различной протяженности, а также при сооружении компактных подземных объектов различного назначения (например, подземных туалетов, подземных торговых павильонов и т.п.).

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению подземных сооружений с внутренним креплением открытым способом. .

Изобретение относится к строительству подземных сооружений в стесненных городских условиях. .

Изобретение относится к транспортному строительству и может быть использовано при возведении тоннельных обделок транспортных тоннелей. .

Изобретение относится к строительству подземных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях и в условиях существующей застройки в мегаполисах. .

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению обделок подземных сооружений различного назначения и конфигурации. .

Изобретение относится к строительству, а именно для усиления конструкции из гофрированных стальных листов. .

Изобретение относится к строительству, а в частности опалубке для создания усиливающей оболочки конструкции из гофрированных стальных листов. .

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано для сооружения тоннелей большого сечения под транспортными магистралями для организации транспортных развязок на перекрестках, а также на железнодорожных переездах.

Изобретение относится к способу возведения подземного сооружения, при этом способ должен обеспечить по возможности надежный, быстрый монтаж подземного сооружения. При возведении подземного сооружения на месте возведения углубляют шахтный ствол, который закрывают перекрытием. В перекрытии предусмотрено отверстие, в области которого предусматривают подъемно/опускное устройство. В шахтном стволе в области отверстия предусматривают арретирующее устройство. В области отверстия предусматривают отсек сооружения, который соединяют с подъемно/опускным устройством, опускают сквозь отверстие до арретирующего устройства и арретируют. После арретирования устройство отсоединяют от подъемно/опускного устройства. Осуществляют технологический цикл, в котором предусматривают следующий отсек сооружения в области отверстия, который соединяют с подъемно/опускным устройством и арретированным отсеком сооружения, затем арретирование предыдущего отсека отсоединяют. Находящиеся в шахтном стволе отсеки сооружения опускают до тех пор, пока самый верхний отсек не будет находиться в арретирующей области, и самый верхний отсек сооружения арретируют. Данный технологический такт повторяют до тех пор, пока требующиеся для возведения подземного сооружения отсеки не будут установлены в шахтный ствол. 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к строительству подземных сооружений и заглубленных частей зданий в различных инженерно-геологических условиях в плотной городской застройке в мегаполисах. Устраивают буровые колонны с соответствующе направленными устройствами, затем осуществляют надземное возведение и погружение целого массива сооружения поярусно по буровым колоннам, как по направляющим. Первый ярус сооружения содержит технический этаж и один или несколько вышележащих этажей, а последующие ярусы состоят из одного или нескольких этажей. Погружение сооружения производят по мере разработки грунта в техническом этаже вместе с ограждающими стенами, ригелями, перекрытиями, а извлечение грунта, подачу материалов и техники осуществляют через технологические проемы в перекрытиях сооружения. Технический результат способа заключается в снижении трудоемкости и материалоемкости, а также в сокращении времени на возведение подземного сооружения. Дополнительно достигается большая устойчивость сооружения при погружении и более высокая точность погружения сооружения. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное сечение туннеля выполнено в виде треугольника Релло, причем один из углов треугольника Релло расположен в верхней сводной части туннеля. Технический результат состоит в повышении прочности, устойчивости и надежности работы туннеля для автодорог, железных дорог и метрополитенов в сложных инженерно-геологических и сейсмических условиях. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения многоэтажных подземных сооружений различного назначения открытым способом, и может использоваться в промышленном строительстве. Способ строительства подземного многоэтажного сооружения включает возведение каркаса сооружения и установку свайных опор, последовательное бетонирование на поверхности грунта междуэтажных перекрытий, подвешивание перекрытий к головным частям опор, разработку котлована путем выемки грунта под перекрытием, последующее опускание перекрытий вдоль опор на всю высоту котлована на высоту, которая соответствует одному этапу выемки грунта, и закрепление перекрытий на опорах. Вначале по контуру будущей бетонной стены устанавливают отдельно стоящие вертикальные буронабивные сваи-опоры, которые затем скрепляют в верхней части горизонтальными ригелями-балками, формируя каркас, и устанавливают на них между сваями электрогидравлические домкраты. На поверхности грунта бетонируют поэтапно по два перекрытия в виде круглых плит, по контуру будущей бетонной стены устанавливают вертикальную и горизонтальную опалубку, усиленную ригелями, к которым закреплены стальные стержни, для бетонирования стены, которую производят способом опускающегося бетона. Между образуемой бетонной стеной и закрепленными ребрами жесткости, удерживаемыми винтовыми сваями, к бетонной стене навешивают накачанные газом резино-стальные подушки с роликами для облегчения скольжения вниз бетонной стены, вынимают грунт под сформированными плитами перекрытия, опускают их с помощью электрогидравлических домкратов. Пространство между верхней и второй плитой под ней заполнено бронированными металлическими полыми шарами, в часть из которых закачан под максимально возможным давлением воздух, а в другой части из них создан вакуум. Опускание плиты и опускание бетона для формирования бетонной стены производят одновременно. Сформированную после выемки грунта стену под углом 25-30° к горизонтали бурят предназначенными для закрепления стальных ребер жесткости, доборных щитов металлическими винтовыми сваями, которые являются доборными, имеют длину 5-10 м и выполнены со сквозными продольными отверстиями для закачки в них под давлением бетонной смеси после их соединения между собой. Технический результат состоит в упрощении способа при обеспечении его безопасности. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к элементам сопряжения сооружений из металлических гофрированных конструкций (МГК) с фундаментами и может быть использовано при возведении арочных грунтозасыпных мостов, тоннелей, скотопрогонов, а также специальных сооружений, таких как снего- или лавинозащитных галерей и других. Опорный узел для арочных грунтозасыпных сооружений из металлических гофрированных конструкций включает опорный швеллер, устанавливаемый на фундамент и прикрепляемый к нему с помощью анкерных болтов; устройство между фундаментом и швеллером двух слоев фторопласта-4; опорный уголок, подпирающий одной стороной опорный швеллер через упругие прокладки из силиконовой резины и прикрепленный другой стороной к фундаменту с помощью анкерных болтов; ПВХ-ткань, защищающую узел, один край которой закреплен между основанием арки и опорным швеллером, соединенными между собой болтами, а другой край крепится с помощью прижимной планки к опорному уголку на заклепки. С одной стороны упругий опорный узел конструктивно ограничен пазом в фундаменте и креплением опорного швеллера, с другой стороны упругий опорный узел ограничен опорным уголком. Технический результат состоит в повышении несущей способности оболочек из МГК, обеспечении возможности регулирования внутренних напряжений конструкции. 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к области восстановления горных тоннелей. Восстановление разрушенного участка горного автодорожного тоннеля выполнено способом раскрытия разрушенной части тоннеля в выемку. Временная обделка восстановленного участка тоннеля имеет форму арки, которая собрана из металлических гофрированных конструкций, а ее доставка и установка в собранном виде на фундамент внутри тоннеля произведены сверху вертолетом. Технический результат состоит в снижении трудоемкости и сроков выполнения восстановительных работ внутри тоннеля. 2 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству тоннелей. Транспортный тоннель мелкого заложения в слабых водонасыщенных грунтах, образованный водонепроницаемой обделкой. Обделка тоннеля представляет собой пролетное строение, которое опирается с определенным шагом на сваи, установленные в слабом грунте. Сваи своими концами опираются на нижележащий слой грунтового основания с высокими прочностными характеристиками. Для восприятия инерционных и тормозных нагрузок дополнительно установлены перекрестные связи, образованные тягами с грунтовыми анкерами, заделанными в нижележащем слое грунта с высокими прочностными свойствами. Технический результат состоит в обеспечении стабилизации напряжений и деформаций слабого грунтового основания, повышении надежности конструкций тоннелей мелкого заложения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх