Тюбинговое кольцо тоннельных обделок диаметром от 10,5 до 15,5 метров для подземных сооружений

Изобретение относится к области крепления выработок, а именно к конструкции чугунных тюбинговых тоннельных обделок. Технический результат заключается в увеличении несущей способности и жесткости сооружения в целом путем обеспечения равнопрочности тюбингового кольца, возможности перевязки тюбинговых колец и увеличения жесткости стыков тюбингов в кольце. Тюбинговое кольцо состоит из соединенных между собой нормальных, смежных и ключевого тюбингов, причем каждый из тюбингов выполнен в виде литого чугунного сегмента с гладкой снаружи спинкой и замкнутыми по контуру кольцевыми и радиальными бортами. При этом в нем нормальные тюбинги, расположенные в нижней части обделки, выполнены облегченной конструкции за счет уменьшения толщины их спинки и бортов и во всех тюбингах, кроме ключевого, выполнены внутренние радиальные ребра жесткости в количестве одного и более рядов с возможностью обеспечения заданной несущей способности и жесткости тюбинга при минимизации его веса. Причем высота этих ребер жесткости выполнена переменной от 0 мм в середине тюбинга до максимальной высоты на примыкании к кольцевым бортам, которая на 50-55 мм меньше высоты этих бортов. При этом в стенках ребер жесткости образованы такелажные отверстия для монтажа колец и крепления элементов внутреннего обустройства сооружения, а в каждом тюбинге на внешней части сопряжения спинки с бортами выполнено скругление для обеспечения предотвращения сколов углов при деформации кольца под нагрузкой от горного давления. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к области крепления выработок при строительстве подземных сооружений, а именно к конструкции чугунных тюбинговых тоннельных обделок наружным диаметром от 10,5 до 15,5 метров, применяемых для строительства подземных сооружений метрополитенов, железнодорожных и автодорожных тоннелей большого поперечного сечения.

Известны чугунные обделки больших поперечных сечений (шириной более 9.7 м) овальной или условно круглой формы, собираемые из тюбингов чугунных обделок малого диаметра с установкой между тюбингами, для увеличения размера поперечного сечения, чугунных прокладок. Такой конструкции тюбинговой обделки присущи недостатки, заключающиеся в сложности монтажных работ, а также в увеличенной податливости стыков элементов обделки и в невозможности осуществить поворот одного смежного кольца относительно другого, т.е. обеспечить перевязку колец, что уменьшает несущую способность и увеличивает деформативность всего сооружения.

Наиболее близким к заявленному является изобретение по пат. РФ №2436959, кл. Е21Д 5/10, опубл. 20.06.2011 г., бюлл. №17, в котором представлено тюбинговое кольцо для крепления вертикальных стволов горных выработок, состоящее из соединенных между собой нормальных, смежных и ключевого тюбингов посредством болтовых скреплений с гидроизоляционными и прижимными шайбами, причем каждый из тюбингов выполнен в виде литого чугунного сегмента с гладкой снаружи спинкой и замкнутыми по контуру круговыми и вертикальными бортами.

Однако данная конструкция не может быть применима при строительстве сооружений метрополитена или железнодорожных и автомобильных тоннелей, поскольку не обеспечивает равнопрочность тюбингового кольца в горизонтальных выработках.

Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является увеличение несущей способности и жесткости сооружения в целом путем обеспечения равнопрочности тюбингового кольца, возможности перевязки тюбинговых колец и увеличения жесткости стыков тюбингов в кольце.

Технический результат достигается тем, что чугунные тюбинговые тоннельные обделки наружным диаметром от 10,5 до 15,5 метров состоят из соединенных между собой нормальных, смежных и ключевого тюбингов посредством болтовых скреплений с гидроизоляционными прокладками и прижимными шайбами, причем каждый из тюбингов выполнен в виде литого чугунного сегмента с гладкой снаружи спинкой и замкнутыми по контуру кольцевыми и радиальными бортами. Нормальные тюбинги, расположенные в нижней, менее нагруженной от горного давления части обделки, выполнены облегченной конструкции за счет уменьшения толщины их спинки и бортов, что позволяет снизить общий вес конструкции. Во всех тюбингах, кроме ключевого, предусмотрены внутренние радиальные ребра жесткости в количестве одного и более рядов, что обеспечивает необходимую несущую способность и жесткость тюбинга при минимизации его веса; высота ребер жесткости принята переменной, от 0 мм в середине тюбинга до максимальной высоты на примыкании к кольцевым бортам, которая на 50-55 мм меньше высоты этих бортов, что обусловлено условиями монтажа тюбингового кольца и гидроизоляции обделки. В ребрах жесткости предусмотрены такелажные отверстия, которые далее используются для крепления элементов внутреннего обустройства сооружения. В каждом тюбинге на внешней части сопряжении спинки с бортами выполнено скругление для предотвращения сколов углов при деформации кольца под нагрузкой от горного давления. По центру каждого нормального, нормального облегченного и смежного тюбинга выполнено утолщение цилиндрической формы с тампонажным отверстием диаметром 2 дюйма с резьбой, позволяющим обеспечить установку в данное отверстие штуцера сопла шланга для нагнетания раствора в заобделочное пространство с последующей заглушкой унифицированной резьбовой тампонажной пробкой с гидроизоляционной прокладкой. (Диаметр тампонажного отверстия 2 дюйма выбран из условия обеспечения возможности установки унифицированной тампонажной пробки). Болты для скрепления тюбингов в кольце и колец между собой установлены в отверстия, выполненные в фигурных приливах, образованных с внутренней стороны кольцевых и радиальных бортов тюбингов, что обеспечивает жесткость тюбингового кольца. По контуру каждого тюбинга выполнена чеканочная канавка, предназначенная для обеспечения гидроизоляции и позволяющая применять все виды чеканочных материалов, что дает возможность использовать тюбинговую обделку в любых гидрогеологических условиях и в любом режиме эксплуатации.

Предлагаемое тюбинговое кольцо тоннельных обделок диаметром от 10,5 до 15,5 м для подземных сооружений иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - общий вид двух соседних тюбинговых колец с перевязкой между ними;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (тоннельное тюбинговое кольцо в сборе);

на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1 (элементы крепления тюбингов между собой в кольцо);

на фиг. 4 - вид В на фиг. 2 (вид нормального или смежного тюбинга);

на фиг. 5 - вид Г на фиг. 2 (вид ключевого тюбинга);

на фиг. 6 - сечение Д-Д фиг. 4 (внутренние ребра жесткости);

на фиг. 7 - сечение Е-Е фиг. 4;

на фиг. 8 - сечение Ж-Ж фиг. 4;

на фиг. 9 - сечение З-З фиг. 7;

на фиг. 10 - общий вид 3-х типоразмеров тюбингов в формате 3-D

(Н - нормальный, НО - нормальный облегченный, С - смежный, К - ключевой тюбинги).

Заявляемое изобретение включает в себя круговую чугунную обделку 1 тоннеля, состоящую из соединенных между собой нормальных 2, смежных 3 и ключевого 4 тюбингов посредством болтовых скреплений 5 с гидроизоляционными 6 и прижимными 7 шайбами в тюбинговое кольцо 8.

Каждый из тюбингов выполнен в виде литого чугунного сегмента 9 с гладкой снаружи спинкой 10 и замкнутыми по контуру кольцевыми 11 и радиальными 12 бортами. В тюбинговом кольце нормальные тюбинги N, расположенные в нижней, менее нагруженной от горного давления части обделки выполнены облегченной конструкции за счет уменьшения толщины t спинки 10 тюбинга, так и толщины п стенки его бортов 11 и 12.

На внутренней поверхности спинки 10 каждого нормального 2, N и смежного 3 тюбинга выполнены вертикальные ребра жесткости 13 в количестве одного и более рядов, обеспечивающие необходимую несущую способность и жесткость тюбинга при минимизации его веса. Высота этих ребер жесткости выполнена переменной от 0 мм в середине тюбинга до максимальной высоты h на примыкании к кольцевым бортам 11, которая на 50…55 мм меньше высоты l этих бортов. При этом в стенках ребер жесткости 13 образованы такелажные отверстия 14 для монтажа колец и использования в дальнейшем для крепления элементов внутреннего обустройства сооружения. В каждом тюбинге 2, N, 3 и 4 на внешней части сопряжения спинки 10 с бортами 11 и 12 выполнено скругление R радиусом не менее 60 мм для предотвращения сколов углов при деформации кольца под нагрузкой от горного давления. По центру каждого нормального, нормального облегченного и смежного тюбингов расположено утолщение цилиндрической формы с тампонажным отверстием 15 диаметром 2 дюйма с резьбой, позволяющим обеспечить установку в него штуцера сопла шланга для нагнетания раствора в заобделочное пространство с последующей заглушкой резьбовой тампонажной пробкой с гидроизоляционной прокладкой (условно не показаны).

При этом болты скрепления 5 тюбингов и колец между собой установлены в отверстия 16, выполненные в фигурных приливах 17, образованных с внутренней стороны кольцевых 11 и радиальных 12 бортов указанных тюбингов, а по контуру последних выполнена чеканочная канавка 18 обеспечивающая гидроизоляцию и возможность использования тюбинговой обделки в любых гидрогеологических условиях и режимах эксплуатации.

Созданное тюбинговое кольцо для тоннельных обделок диаметром от 10,5 до 15,5 м для подземных сооружений метрополитенов обеспечивает надежную перевязку тюбинговых колец в обделке за счет исключения смещения стыков, улучшает гидроизоляцию, упрощает процесс монтажа, обеспечивает высокую прочность и жесткость конструкции всей тюбинговой чугунной обделки метрополитена.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить уменьшение ресурса времени при сборке обделки, обеспечение удобства и точности монтажа, обеспечение равно прочности тюбингового кольца, а также обеспечение возможности перевязки тюбинговых колец, увеличение жесткости стыков тюбингов в кольце, и, как следствие, увеличение несущей способности и жесткости сооружения в целом.

1. Тюбинговое кольцо тоннельных обделок диаметром от 10,5 до 15,5 метров для подземных сооружений, состоящее из соединенных между собой нормальных, смежных и ключевого тюбингов посредством болтовых скреплений с гидроизоляционными и прижимными шайбами, причем каждый из тюбингов выполнен в виде литого чугунного сегмента с гладкой снаружи спинкой и замкнутыми по контуру кольцевыми и радиальными бортами, отличающееся тем, что в нем нормальные тюбинги, расположенные в нижней части обделки, выполнены облегченной конструкции за счет уменьшения толщины их спинки и бортов и во всех тюбингах, кроме ключевого, выполнены внутренние радиальные ребра жесткости в количестве одного и более рядов с возможностью обеспечения заданной несущей способности и жесткости тюбинга при минимизации его веса, причем высота этих ребер жесткости выполнена переменной от 0 мм в середине тюбинга до максимальной высоты на примыкании к кольцевым бортам, которая на 50-55 мм меньше высоты этих бортов, при этом в стенках ребер жесткости образованы такелажные отверстия для монтажа колец и крепления элементов внутреннего обустройства сооружения, а в каждом тюбинге на внешней части сопряжения спинки с бортами выполнено скругление для обеспечения предотвращения сколов углов при деформации кольца под нагрузкой от горного давления.

2. Тюбинговое кольцо по п. 1, отличающееся тем, что по центру каждого нормального, нормального облегченного и смежного тюбингов выполнено утолщение цилиндрической формы с тампонажным отверстием с резьбой для обеспечения установки штуцера сопла шланга нагнетания раствора в заобделочное пространство с последующей заглушкой его резьбовой тампонажной пробкой с гидроизоляционной прокладкой.

3. Тюбинговое кольцо по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в нем болты скрепления тюбингов в кольце и колец между собой установлены в отверстия, выполненные в фигурных приливах, образованных с внутренней стороны кольцевых и радиальных бортов тюбингов, а по контуру последних выполнена чеканочная канавка для обеспечения гидроизоляции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к креплению выработок трапециевидной формы сечения металлической рамной крепью из спецпрофиля при проведении подземных выработок. Технический результат заключается в повышении несущей способности рам трапециевидной крепи.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к креплению подземных горных выработок металлическими рамными податливыми крепями. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению горных выработок рамными арочными крепями в сложных горно-геологических условиях большого горного давления и значительных смещений породного массива.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу ремонта горных выработок в соляных породах. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способу крепления горных выработок в пластичных солевых породах. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления горных выработок, пройденных вприсечку к закладочному массиву или ранее пройденным выработкам.

Изобретение относится к горному делу, а именно к конструкциям крепи подземных горных выработок с круглой формой поперечного сечения и способам их крепления и может быть использовано при проведении горизонтальных горных выработок.

Изобретение относится к горной промышленности, точнее, к креплению горных выработок на глубоких горизонтах в условиях интенсивного смещения горных пород. .

Изобретение относится к горной технике, в частности к креплению сопряжения лавы с выемочными выработками, направления которых не сохраняются постоянными. .

Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использована для крепления вскрывающих и подготовительных выработок, сооружаемых в горном массиве.

Изобретение относится к способу, относящемуся к буровой конструкции, содержащей устройство поддержки приводного элемента для фиксирования приводного элемента, размещенного в буровой конструкции.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Способ проведения восстающих горных выработок, включает предварительное щелеобразование по контуру восстающего на всю его высоту и последующее дробление отделившегося от массива блока породы взрывным способом.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке шахтных стволов в неустойчивых и обводненных породах. Технический результат заключается в уменьшении энергетических потерь при проведении буровзрывных работ внутри контура ствола, что позволяет увеличить скорость его проходки.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам строительства изолированных герметичных шахт, рудников и горно-буровых выработок, используемых для проведения спасательных операций, а также для ведения геологоразведочных работ и разработок месторождений полезных ископаемых на космических объектах.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке шахтных стволов в обводненных неустойчивых породах. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к разгрузке соляного породного массива в сопряжениях горных выработок, в частности сопряжений шахтных стволов с горизонтальными выработками.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам строительства изолированных герметичных шахт, рудников и горнобуровых выработок, используемых для укрытия людей, а также для ведения геологоразведочных работ и разработки месторождений полезных ископаемых в горных породах космических объектов.

Изобретение относится к угольной и горнорудной промышленности, а именно к способам строительства вертикальных стволов различных по глубине и назначению. .

Изобретение относится к области горного дела, в частности к ликвидации вертикальных горных выработок, имеющих выход на земную поверхность. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к шахтному строительству, и может быть использовано для разгрузки горной массы при строительстве и углубке вертикальных стволов шахт и рудников.

Изобретение относится к области крепления выработок, а именно к конструкции чугунных тюбинговых тоннельных обделок. Технический результат заключается в увеличении несущей способности и жесткости сооружения в целом путем обеспечения равнопрочности тюбингового кольца, возможности перевязки тюбинговых колец и увеличения жесткости стыков тюбингов в кольце. Тюбинговое кольцо состоит из соединенных между собой нормальных, смежных и ключевого тюбингов, причем каждый из тюбингов выполнен в виде литого чугунного сегмента с гладкой снаружи спинкой и замкнутыми по контуру кольцевыми и радиальными бортами. При этом в нем нормальные тюбинги, расположенные в нижней части обделки, выполнены облегченной конструкции за счет уменьшения толщины их спинки и бортов и во всех тюбингах, кроме ключевого, выполнены внутренние радиальные ребра жесткости в количестве одного и более рядов с возможностью обеспечения заданной несущей способности и жесткости тюбинга при минимизации его веса. Причем высота этих ребер жесткости выполнена переменной от 0 мм в середине тюбинга до максимальной высоты на примыкании к кольцевым бортам, которая на 50-55 мм меньше высоты этих бортов. При этом в стенках ребер жесткости образованы такелажные отверстия для монтажа колец и крепления элементов внутреннего обустройства сооружения, а в каждом тюбинге на внешней части сопряжения спинки с бортами выполнено скругление для обеспечения предотвращения сколов углов при деформации кольца под нагрузкой от горного давления. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх