Конструкция тоннельных обделок

Обделка предназначается для сохранения от разрушения породы, ограничивающей выработку. Даже скальные породы со временем выщелачиваются грунтовыми водами, выветриваются и постепенно разрушаются тем интенсивнее, чем пористее и слабее порода. Защищая поверхность выработки от выветривания, обделка из камня более крепких пород служит облицовкой. Помимо этого, обделка часто является несущей конструкцией. Сыпучие грунты без такой обделки тотчас бы обрушились в выработку. Но и при устойчивых в сухом состоянии связанных грунтах со временем, по мере их размокания, неизбежны те же последствия. Не гарантированы от вывалов из массива также тонкослоистые и трещиноватые скальные породы при значительных размерах выработки, необходимых для движения поездов. Препятствуя обрушению грунта, обделка воспринимает на себя его давление. В зависимости от категории и состояния грунтов, их напластования и обводненности это давление различно по величине и направлению. Соответственно этому различна конструкция и толщина обделки. Обделки старых тоннелей можно свести к двум группам: для грунтов с вертикальным давлением (рис. 193, а) и для грунтов с боковым и вертикальным давлением (рис. 193, б). Те и другие обделки имеют верхний свод, опертый на стены С фундаментами. У обделок второй группы, т. е. при боковом давлении, фундаменты стен расперты обратным сводом. Он Назван так потому, что в отличие от верхнего обращен выпукло-

а—для грунтов с вертикальным давлением; б — для грунтов с боковым и вертикальным давлением; в — сборная железобетонная обделка; г — тюбинги;

1 — наружное очертание обделки при слабом давлении породы; 2 — то же. при большом давлении; 3—водоотводный лоток; 4—обратный свод

стью в обратную сторону, не вверх, а вниз, хотя, как и первый, к породе.

Порода удерживает от выпучивания обратный свод при сжатии его фундаментами под действием бокового давления. И, наоборот, выпиранию грунта снизу препятствует этот же свод, упертый в фундаменты стен, нагруженных давлением на них верхнего свода и с боков.

Аналогично и стены, являясь криволинейными, передают боковое давление грунта сводам, упертым в породу. Так, вся обделка при обратном своде является замкнутым кольцом (переменной кривизны), хорошо сопротивляющимся всестороннему давлению на него окружающего грунта. Толщина обделок для различных ожидаемых давлений грунтов изменяется в широких пределах—от 0,4^: до 1,1 м (в замке) для однопутных тоннелей и от 0,5 до 2,1 м для двухпутных.

Наибольшее давление в обделках с обратным сводом и тем более без него — вертикальное. Поэтому фундаменты стен уширены в мере, исключающей недопустимые осадки. Несмотря на это, обделку, как и трубы в насыпях, делят деформационными швами на кольца длиной по 6—10 м. Крайние кольца короче (около 2 м); с наружного конца они сопряжены по верхнему своду и стенам с массивными подпорными стенами — портала-ми (см. рис. 11), удерживающими от обвалов лобовые откосы породы со стороны входов в тоннель.

Помимо старых типов обделки (см. рис. 193, а и б), на дорогах применены и более поздние конструкции обделок.Они отличаются по размерам и конструкции в связи с изменением габарита, улучшением расчета тоннелей и методов их возведения, в частности, с внедрением щитового способа разработки грунтов, монтажом сборных конструкций цилиндрических и подковообразных (рис. 193,б) обделок, в том числе из железобетонных тюбингов (рис. 193, г).

Прежние обделки в основном соответствовали габариту 1-С(см. рис. 23). Особенностью строительства тоннелей до 1930 г. являлось применение габарита без какого-либо уширения обделки на кривом участке. В результате этого тоннели на кривых участках пути, особенно малых радиусов, получились негабаритными, стесненными для пропуска даже габаритных грузов.

В большей мере старые тоннели негабаритны в верхней боковой части. Сильно негабаритные места тоннелей приходится переустраивать особенно при электрификации линий, требующей увеличения габарита именно в верхней части для подвески контактного провода и свободного прохода токоприемника.

С 1.930 г. габарит на кривых участках пути уширяют в зависимости от радиуса кривой и величины возвышения наружного рельса. Возвышением рельса вызывается наклон подвижного состава и дополнительное его отклонение в сторону от оси пути (см. рис. 24).

В последующем были приняты габариты СТ-1 и СТ-2 соответственно для однопутных и двухпутных тоннелей. Они расширены в верхней части, однако, стеснены в нижней. Поэтому в 1947 г. их расширили внизу, а СТ-1, кроме того, повысили с учетом требований электрификации.

С 1960 г. для строительства тоннелей и других сооружений введен единый габарит С (см. рис. 22 и 23).