Конструкции тоннельных обделок

Обделка — строительная конструкция, образующая внутреннюю по­верхность подземного сооружения. Обделка предназначена для защиты подземных сооружений от разрушений, чрезмерных смещений окружа­ющих пород, проникновения подземных вод. Даже скальные породы со временем выщелачиваются грунтовыми водами, выветриваются и по­степенно разрушаются, тем интенсивнее, чем пористее и слабее порода. Препятствуя обрушению грунта, обделка воспринимает на себя его дав­ление. В зависимости от категории грунта, его состояния, напластова­ния и обводненности давление грунта различается по величине и на­правлению. Соответственно, различной проектируется конструкция и толщина обделок.

Обделки тоннелей бывают монолитные и сборные.

Размеры и формы внутренних очертаний обделок транспортных тон­нелей определяются главным образом габаритом приближения строе-212

ний. Для железных дорог нормальной колеи установлен габарит «С», приведенный в ГОСТ 9238-83.

Конструкции обделок можно свести к двум группам: для грунтов с вертикальным давлением и для грунтов с вертикальным и боковым дав­лением. И те и другие имеют следующие конструктивные элементы: верхний свод, опирающийся на стены с фундаментами. У обделок с бо­ковым давлением фундаменты стен расперты обратным сводом. В отли­чие от верхнего свода, обратный свод препятствует выпиранию грунта снизу. Стены, являясь криволинейными, передают боковое давление грунта сводам, упертым в породу. Вся обделка при обратном своде яв­ляется замкнутым кольцом, которое сопротивляется всестороннему давлению на него окружающего грунта. Толщина обделок для различ­ных ожидаемых давлений грунтов изменяется от 0,4 до 1,1 м для одно­путных тоннелей и от 0,5 до 2,1 м — для двухпутных. Для условий, ко­гда давление грунта только вертикальное, конструкция обделки не име­ет обратного свода. Тоннели, построенные до 1930 г., в верхней боко­вой части негабаритны, так как они строились без уширения обделки на криволинейных участках пути. С 1930 г. габарит на кривых участках пути уширяется в зависимости от радиуса кривой и возвышения наруж­ного рельса.

Между габаритом и внутреннем очертанием обделки в верхней ча­сти с одной стороны оставляется свободное пространство размером 10—15 см, обеспечивающее запас на неточность строительных работ, а с другой стороны — размером 30—35 см для размещения за пределами га­барита «С» устройств сигнализации, связи, светильников, кабелей. На кри­вых участках пути размеры габарита приближения строений увеличивают­ся, а для двухпутных тоннелей увели­чивается и расстояние между осями путей.

Монолитные обделки применяются при горном способе сооружения тон­нелей, устраиваются они из камня, бе­тона, набрызг-бетона или железобе­тона (рис. 10.11). Бетонная обделка по сравнению с каменной обладает боль-

шей плотностью и водонепроницаемостью; процессы, связанные с бе­тонированием, могут быть полностью механизированы. Необходимость немедленного восприятия обделкой горного давления в некоторых слу­чаях требует применения быстротвердеющих цементов. Монолитная обделка по длине тоннеля разделяется сквозными швами на отдельные звенья длиной от 2 до 10 м, чаще длиной 6—8 м. Каждое звено имеет свой номер, под которым оно значится при постройке и в эксплуатации.

Сборная обделка. В качестве материала сборных обделок использу­ют чугун, сталь, железобетон и бетон. Элементы сборной обделки изго­тавливают в заводских условиях в виде специальных блоков — тюбин­гов. Каждый тюбинг представляет собой четырехугольную плиту, изог­нутую в соответствии с кривизной обделки, с фланцами по периметру плиты; в фланцах имеются отверстия для болтов. Сболчивание тюбин­гов осуществляется специальными гайковертами. Из тюбингов образу­ется цилиндрическая конструкция обделки. В тюбингах имеются отвер­стия для нагнетания за обделку цементного раствора, закрываемые пробками с резьбой (рис. 10.12).

Ширина тюбингов колеблется от 0,4 до 1 м, длина тюбинга превы­шает 2 м.

Рис. 10.12. Сборная обделка из тюбингов: а — металлических; б — железобетонных; 1 — стенка; 2 — борт; 3 — ребро;

4 — желобок; 2d— толщина тюбинга

Сталь применяется в конструк­циях сборных обделок редко и в со­четании с бетоном, защищающим ее от коррозии. Железобетонные сбор­ные обделки стали основными в тон­нелях, сооружаемых щитовым спо­собом (рис. 10.13). Они значительно дешевле чугунных и не уступают им по большинству показателей, кроме водонепроницаемости. Ширина же­лезобетонных тюбингов 0,75—1,0 м, толщина 20—30 см, длина 1,5—2,0 м. Толщина бортов тюбингов 10 см. Вес тюбинга 0,5—0,6 т. Между собой тюбинги, как и чугунные, соединя­ются болтами. Гидроизоляция швов, уплотнение отверстий для болтов, на­гнетание цементного раствора за об­делку производятся так же, как и у

чугунных тюбингов.

Железобетонные и бетонные сборные блоки обделок представляют собой криволинейные элементы прямоугольного сечения в виде плит весом 1,0—1,3 т. Блоки изготавливаются из бетона высоких классов, ук­ладываются блоки с перевязкой швов, заполняемых цементным раство­ром. Для нагнетания за обделку цементного раствора в блоках имеются отверстия диаметром 4—5 см.