Петербургский Государственный
Университет
Путей Сообщения
Кафедра « Тоннели и метрополитены »
Курсовая работа
Выполнил студент Проверил преподователь:Мельник Я.В.
группы МТ-901
Пушкарев М.В.
Санкт-Петербург
2002
Содержание:
Исходные данные к проекту ………………………………………………………2
Трасса тоннеля: ……………………………………………....……………….……3
Обоснование продольного профиля и плана …………...……………………3
Определение длины тоннеля……………………………....…………………..3
Вентиляция тоннеля: …………………………………………...………………….4
Первый расчет……………………………………...………...…………………4
3.2.Второй расчет…………………………………………………………………...5
3.3. Выбор системы вентиляции ………………………………...………………...6
Проектирование тоннельных конструкций: …………………..………………….6
Выбор и технико-экономическое обоснование
конструктивных решений обделок ………………………………………..…..6
Обоснование конструктивного решения порталов ………………………..…7
Дополнительные устройства в тоннеле ………………………………………8
Определение стоимости сооружения тоннелей …………………………….……8
Статический расчет обделки ………………………………………………………9
Составление расчетной схемы …………………………………………….…..9
Определение нагрузки и другие параметры системы «обделка-грунт» .…...9
Расчеты на ЭВМ ………………………………………………………………11
Проверка прочности сечений обделки по предельным состояниям ………14
7.Обоснование выбора принципиальных схем и методов производства работ:…..15
7.1. На первом участке…………………………………………………………….16
7.2. На втором участке…………………………………………………………….16
7.3. На третьем участке. …………………………………………………………..16
7.4. Подробная организация работ на третьем участке………………………….16
8. Буровзрывные работы………………………………………………………………17
8.1. Расчет параметров буровзрывных работ……………………………………17
8.2. Буровое оборудование………………………………………………………..24
8.3. Временное крепление выработки (конструкция, технология возведения) 25
8.4. Организация работ в забое. Расчет циклограммы на ведение работ………26
8.5.Возведение постоянной обделки……………………………………………..28
9.Техника безопасности при проведении взрывных работ………………………… 29
10.Список использованной литературы ………………………………………………30
Тоннель однопутный, железнодоржный;
Геологический разрез по трассе тоннеля № 14
радиус кривой R=850м, Imax=15‰ ,
f=1.2 мергель мягкий;
f=12 сланцевый квартит слаботрещиноватый;
f=5 ангидрит трещиноватый;
План и продольный профиль тоннельных участков дорог должны удовлетворять требованиям для открытых участков и некоторым дополнительным положениям.
Предпочтение следует отдавать расположению тоннелей на прямых участках пути. В случаях, когда условия рельефа диктуют необходимость расположения тоннеля на кривых, радиус их должен приниматься для железнодорожных тоннелей не менее 600 м. В данном случае имеем 850 м, что вполне укладывается в допуск.
При проектировании продольного плана железнодорожного однопутного тоннеля учитываем следующие условия. К тоннелю необходимо подойти максимально допустимыми уклонами, для сокращения длины тоннеля. В тоннеле необходимо сделать уклон для отвода воды. До 300 м тоннели проектируются односкатными. С выше 300 м тоннели – двухскатные, причем уклон в тоннели должен быть не меньше трех тысячных. Разница уклонов соседних участков не должна превышать 0.008-0.01. Длина элемента профиля не менее 250 м.
Продольный профиль проектируется с учетом улучшения естественной вентиляции воздуха.
Длина тоннеля определяется как расстояние между порталами. Тоннель следует проектировать так, чтобы его длина была минимальной. Для этого от заданных отметок начальных точек трассы целесообразно подняться наибольшим допустимым уклоном Iт, чтобы уменьшить протяженность тоннеля, сократить расстояние между порталами и варьируя меньшим уклоном обеспечить кратчайшую связь порталов. Место портала определяется из расчета, что один метр выемки равен по стоимости одному метру тоннеля. Длина тоннеля, спроектированного в данном проекте, определена из расчета, что в грунтах с плотностью f > 3 высота портала Н лежит в пределах от 15 до 25 метров, а в грунтах с
плотностью f < 3 высота портала Н лежит в пределах от 10 до 15 метров. В данном
проекте высота южного портала Нв = 23.4 м и северного – Нз =15 м , => Lт = 1910 м.
При проектировании уклонов в тоннели и пред ним учитывается ряд условий. К тоннелю необходимо подойти максимально допустимым уклоном. При пересечении тоннелем высотного препятствия это будет являться одним из условий уменьшения длины тоннеля.
Максимально допустимый уклон рассчитывается по формуле смягчения уклонов:
Iт=Imax*m – Iэкв;
Imax – уклон на открытой трассе;
m – коэффициент смягчения зависит от длины тоннеля. В нашем случае при длине тоннеля 1910 м принимаем коэффициент равный 0.75;
Iэкв – уклон, определяется тяговых расчетами, в данном случае 0.001
Iт=0.015*0.75 – 0.001=0.01025;
Смягчение уклона необходимо из-за высокого аэродинамического сопротивления движению состава по тоннелю, так как поезд занимает практически все сечение и работает как поршень. Также смягчение уклона устраивают из-за повышенной влажности в тоннеле. Вследствие того, что на рельсах конденсируется влага, уменьшается сцепление колеса с рельсом.
Внутри тоннеля уклон рекомендуется минимальный, т. е. 3-тысячный. В данном случае с портала «север» допустимый уклон (12 ‰) продлен в тоннель на 560 м. Это сделано из-за большой разности высот между двумя порталами.
При отсутствии вентиляции качество воздуха в тоннеле ухудшается за счет выхлопных газов транспортных средств, газов, поступающих из окружающих грунтов, повышения температуры от двигателя внутреннего сгорания и т.д. В зависимости от длины транспортного тоннеля следует принимать естественную и искусственную вентиляции. В железнодорожных тоннелях при тепловозной тяги естественная вентиляция принимается при l < 300 м и искусственная – при длине l > 300 м в обязательном порядке. В данном курсовом проекте принимаем искусственную вентиляцию, так как lт > 300 м.
Целью проектирования вентиляции тоннелей является разработка мероприятий , обеспечивающих подачу в тоннель чистого воздуха в таком количестве, при котором вредные газовые примеси разбавляются до безопасных предельно-допустимых концетраций. Расчет искусственной вентиляции ведется по содержанию окиси углерода в воздухе транспортных зон тоннеля. Содержание окиси углерода не должно превышать предельно допустимой концентрации, а величина предельно допустимой концентрации определяется по следующей таблице:
|
Время нахождения транспорта в тоннеле t (мин) |
ПДК окиси углерода в ж.д. тоннеле |
|
< 5 |
50 |
|
5-10 |
28-16 |
|
15-20 |
12-9 |
Определяем скорость движения состава на подъеме:
На площадке и спуске расчетная скорость принимается 25 м/с (90км/ч)
На подъеме расчетная скорость принимается 5.6 м/с (20 км/ч)
Определяем время нахождения состава в тоннеле:
T=nLi/Vi=380/5.6+1260/25=118.26 с=1.971 мин
Li – это длина данного участка (подъем или спуск);
Vi – скорость на данном участке.
4) Определяем количество сжигаемого топлива:
n(Li/Vi)*Ki=380/5.6*0,2+1260/25*0,01=14.07 кг
Коэффициент Кi на спуске равен 0.01; на подъеме 0.2
5) Определяем количество выделившегося угарного газа:
qco – количество угарного газа, выделившегося при сжигании одного килограмма топлива. В нашем случае принимается равным 0.3
М=((nLi/Vi)*Ki)* qco =14.07*0,0003=0.004221 кг=4.221 г
6) Определяем начальную концентрацию угарного газа перед проветриванием:
Co=Ck+M/(Fт*nLi);
Fт – площадь транспортной зоны тоннеля. Здесь принимаем наименьшую, равную 28.357 м2;
Ск – предельно допустимая концентрация угарного газа в тоннеле. Определяется по СниПу путем экстраполяции. В нашем случае 0.05 мг/м3.
Co=0,00005+4.221/(28.357*1910)=0.000128 г/ м3
7) Определяем необходимый расход воздуха для проветривания:
Расчетное время воздуха принимаем t=15 мин=900 с.
Q=(Fт*nLi)/900*ln(Cо/Cк)=(28.357*1910)/900*0,94=56.57 м3/c
8) Определяем скорость воздуха в транспортной зоне:
Скорость движения воздуха в тоннеле не должна превышать 6 м/с.
Vт=Q/Fт=56.57/28.357=2 м/с < 6 м/с
Второй расчет производится из условия движения состава от В к А.
Определяем скорость движения состава на подъеме:
На площадке и спуске расчетная скорость принимается 25 м/с (90км/ч)
На подъеме расчетная скорость принимается 5.6 м/с (20 км/ч)
Определяем скорость движения состава на спуск:
На спуске расчетная скорость всегда принимается 25 м/с (90 км/ч)
Определяем время нахождения состава в тоннеле:
T=nLi/Vi=380/25+560/5.6+700/5.6=240.2 с=4 мин
Li – это длина данного участка (подъем или спуск);
Vi – скорость на данном участке.
4) Определяем количество сжигаемого топлива:
n(Li/Vi)*Ki=(380/25)*0,01+(700/5.6)*0,2+(560/5.6)*0.2=45.152 кг
Коэффициент Кi на спуске равен 0.01; на подъеме 0.2
5) Определяем количество выделившегося угарного газа:
qco – количество угарного газа, выделившегося при сжигании одного килограмма топлива. В нашем случае принимается равным 0.3 г/моль
М=((nLi/Vi)*Ki)* qco =45.152*0,0003=0.01354 кг=13.54 г
6) Определяем начальную концентрацию угарного газа перед проветриванием:
Co=Ck+M/(Fт*nLi);
Fт – площадь транспортной зоны тоннеля. Здесь принимаем наименьшую, равную 28.357 м2;
Ск – предельно допустимая концентрация угарного газа в тоннеле. Определяется по СниПу путем экстраполяции. В нашем случае 0.05 мг/м3.
Co=0,00005+13.54/(28.357*1910)=0.0003 г/ м3
7) Определяем необходимый расход воздуха для проветривания:
Расчетное время воздуха принимаем t=15 мин=900 с.
Q=(Fт*nLi)/900*ln(Cо/Cк)=(28.357*1910)/900*1.792=107.84 м3/c
8) Определяем скорость воздуха в транспортной зоне:
Скорость движения воздуха в тоннеле не должна превышать 6 м/с.
Vт=Q/Fт=107.84/28.357=3.8 м/с < 6 м/с
Итак, в результате расчета мы получили данные удовлетворяющие использование продольной вентиляции в разрабатываемом тоннеле.