Материал: Копия 1вариант

3.2.Выбор системы вентиляции

Рис. 1 Схема продольной вентиляции тоннеля с шахтами.

При выборе вентиляции движения воздуха по тоннелю не должна превышать 6 м/с. В данном случае произведя расчет продольной вентиляции, мы видим, что она вполне удовлетворяет условиям. Так как трасса тоннеля располагается на большой глубине, осуществляем продольную вентиляцию в виде вентиляционных шахт. Для этого используем стволы строительных шахт, заложенных с целью открытия дополнительных забоев и ускорения строительства. Шахты целесообразно располагать чередуя стволы с притоком и вытяжкой воздуха, располагая их таким образом, чтобы примыкающие к шахте участки тоннеля имели по возможности одинаковые сопротивления. В нашем случае при тепловозной тяге необходимо воздух подавать по движению поезда в соответствии со СниП 32-04-97.

4. Проектирование тоннельных конструкций.

1. Выбор и технико-экономическое обоснование конструктивных решений обделок.

Материалы тоннельных конструкций должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, долговечности, огнестойкости, химической стойкости, технологичности, ремонтнопригодности , экономичности. Обычно любую конструкцию проектируют, начиная с выбора материала, затем назначается сечение элементов конструкции и их очертания, а потом проверяется расчетом.

Форма и размеры транспортных тоннелей определяются типом транспорта, заданными габаритами приближения строений и конструкций, инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями, системой и объемом вентиляции, способом сооружения тоннеля. В зависимости от числа путей или полос движения и типа подвижного состава поперечное сечение транспортного тоннеля должно удовлетворять соответствующему габариту, представляющему собой условный контур, внутрь которого не должны заходить никакие части сооружений и устройств, за исключением, предназначенных для непосредственного взаимодействия с подвижным составом.

Внутренние размеры обделок железнодорожных тоннелей должны соответствовать габариту приближения конструкции “С”.

На криволинейном участке пути габарит “С” должен быть увеличен. В данном курсовом проекте при R=850 м проезжая часть уширяется на 0.607 м.

Внутреннее очертание обделки зависит также от геологических условий. Практика проектирования определила ориентировочные границы геологических условий, в которых могут применяться обделки того или иного очертания, и выработала некоторые правила построения этих контуров. Основными из этих правил являются требования плавного изменения оси обделки и ее подъемистая подковообразная форма при преодолении вертикальных нагрузок. При отсутствии бокового горного давления стены подковообразной обделки могут проектироваться вертикальными, а свод очерчивается по двухцентровой кривой (для однопутного ж. д. тоннеля). В породах, оказывающих на обделку значительное боковое давление, а также склонных к пучению, необходимо замкнутое очертание обделки с обратным сводом или усиленным плоским лотком.

Между внутренним контуром обделки и угловыми (“критическими”) точками габарита должен быть обеспечен некоторый зазор, гарантирующий от появления негаборитности из-за неточности строительных работ и деформаций конструкций . В слабых породах, разрабатываемых с деревянной податливой крепью , этот запас можно принять равным 15 см, в крепких скальных- 5-10 см.

По внутреннему очертанию обделка должна быть однотипной на всей длине тоннеля , что способствует стандартизации механизмов , опалубки и оборудования. Применение различных типов может быть допущено в одном тоннеле при резком местном изменении горного давления, гидрогеологических условий, при пересечении оползневых участков и мест тектонических нарушений , а также при изменении способов производства работ.

Технические характеристики выражаются в основном показателями натуральными, к которым могут быть отнесены: соответствие очертания обделки и размеров сечений инженерно-геологическим условиям, вид и расход материалов, степень механизации и индустрализации работ по возведению обделки, производительность и затраты труда и т.п.

Экономические характеристики выражаются преимущественно денежными показателями , которые в курсовом проекте определяются подсчетом стоимости одного погонного метра обделки каждого типа по укрепленным расценкам на основные работы.

Основным материалом для сооружения тоннелей является монолитный бетон, железобетон и набрызг-бетон. Выбор того или иного материала производится и с учетом способа производства тоннельных работ. В данном случае используется монолитный бетон класса B25.

Конструкцию обделок выбирают в зависимости от характеристик грунтов. В данном случае конструкции обделок проектировались для грунтов крепостью f=1.2, f=5, f=12. Для обделки в грунте крепостью f=1.2, мы имеем конструкцию из монолитного бетона, толщина в шелыге свода 400мм, высота всей обделки 7900мм. Для грунта крепостью f=5 выбираем конструкцию обделки без обратного свода, высота всей обделки 7600мм, толщина в шелыге свода 300мм. Обделка, спроектированная для грунта с крепостью 12, имеет два варианта. Одна из них выполнена в виде свода, опирающегося на уступы грунта, которые создаются с запасом 15-20 см. Такая конструкция возможна в грунтах, выдерживающей давления пят свода обделки. Другая обделка имеет конструкцию предыдущих двух, но толщина уменьшена на 200 мм. Этот выбор обосновывается в дальнейшем расчетом на ЭВМ.

2. Обоснование конструктивного решения порталов.

Переход от тоннеля в предпортальной выемке осуществляется при помощи портала для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель. Порталы тоннелей устраивают в зависимости от состояния грунтов на склонах горного массива и подходов к тоннелю врезной стеной или напорными с торцевой подпорной стеной либо выносными с искусственной засыпкой для уположения лобового откоса в случае неустойчивых склонов. Из опыта проектирования следует, что в крепких скальных грунтах глубина выемки назначается 15-20 м, а в слабых грунтах – 10-15 м, при этом минимальная высота засыпки под тоннелем должна быть не менее 2-3 м.

Портал устраивается на 2-3 м выше обделки, для того чтобы создать водоотводные устройства, засыпку для уплотнения дна откоса и т. д. При расположении торцевой стены под углом к оси тоннеля устраивают ступенчатый портал (при f=1.2). Кроме торцевой стены, в состав портала входят водоотводная канава и первое кольцо обделки, в наибольшей степени подвергающееся выветриванию. Для устройства портала выполняют срезку и укрепление лобового откоса. Торцевая стена связывается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или отрезков прокатных профилей (двутавр №17) и опирается на боковые откосы выемки, в которые заделываются на необходимую глубину. Подошвы торцевой и боковых портальных стен заглубляются относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания в их основании. Предпортальные подпорные стены следует разделять по длине сквозными вертикальными швами на секции протяженностью не более 15 м, располагая подошвы каждой секции на однородном по сжимаемости грунта. Откосы и дно канав защищают от размыва и просачивания воды мощением или бетонным покрытием. Дно канавы располагают не ниже чем на расстоянии 1.5 м от верха тоннельной обделки для обеспечения слоя породы, достаточного для амортизации возможных ударов камней, скатывающихся с лобового откоса . Парапет стены должен быть не менее , чем на 1.1м выше верха канавы.

2. Дополнительные устройства в тоннеле.

По длине тоннеля устраивают ниши для безопасности обслуживающего персонала , и камеры. Их располагают в шахматном порядке.

Ниши устраивают через каждые 60 м. и они имеют размеры:

ширина 2 м, глубина 2 м, высота (до шелыги свода)2.5 м.

Камеры располагают через 300 м. в шахматном порядке по обеим сторонам тоннеля

Их размеры: высота 2,5 м, глубина 2 м, ширина 2 м.

Для сбора и удаления воды, просачивающейся через дефектные места обделки, попадающей в тоннель при его мытье или конденсирующейся на обделке из газов, образующихся при сгорании топлива, устраивают водоотводные лотки и трубы .

Вода стекает к перфорированной трубе через чугунные трапы по выравнивающему цементобетонному слою с поперечным уклоном 2%.

4. Определение стоимости сооружения тоннеля.

Экономические характеристики выражаются преимущественно денежными показателями, которые определяются подсчётом стоимости 1 погонного метра обделки каждого типа по укрупнённым расценкам на основные работы.

Результаты подсчета стоимости приведены в таблице № 1

С=С₁*l₁+С₂*l₂+C₃=1059.5*380+1640*700+1166.8*560=2204018 руб

6. Статический расчет обделки.

1. Составление расчетной схемы:

Выбор расчетной схемы статической работы конструкции наиболее важный этап расчета. Расчетную схему обделки тоннеля следует выбирать таким образом, чтобы она с возможно большим приближением отражала действительные условия работы конструкции в зависимости от инженерно-геологических условий, конструктивных особенностей и материала обделки, а также принятых методов производства работ. Одной из особенностей статической работы тоннельных обделок, определяющей выбор той или иной схемы, является взаимодействие подземной конструкции с окружающим грунтовым массивом. Это взаимодействие тем активнее, чем крепче грунты, в которых сооружается обделка.

Расчет обделок производится методом Метрогипротранса. Для этого предназначена программа РК-6. Она позволяет вести расчет на любые сочетания сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок.

Расчетная схема устанавливается путем замены криволинейного очертания обделки вписанным многоугольнике, сплошной активной нагрузке – сосредоточенными в узлах многоугольника силами. Упругая среда заменяется упругими опорами, расположенными в вершинах многоугольника, толщиной стержней одинаковой по длине.

6.2. Определение нагрузки и других параметров системы «обделка-грунт».

Для расчета системы на ЭВМ:

1. Определяются координаты узлов, (из расчетной схемы). Если нет обратного свода, один из стержней пяты закрепляют от перемещений по Х, что соответствует силам трения, действующим по пяте обделки.

2) Определяются вертикальные и горизонтальные нагрузки.

а) Вертикальное горное давление принимается равномерно распределенным по пролету выработки и определяется, как вес грунта в объеме вывала.

Рис. 2 Давление грунта.

L=B+2*h*tg(45-/2);

L=5.81+2*7.1*tg(45-72.5/2)=8 м

h₁=L/2f;

h₁=8/(2*5)=0.8 м

φ – кажущийся угол внутреннего трения.

f =5 – коэффициент крепости грунта

qн=*h₁=2.5*0.8=2 т/м²

=2.5 т/м³ – объемный вес грунта

qр=q_н*kнад.=2*1.4=2.8 т/м²

q_с.в.= V_с.в.*_б /В = F*l*_б /B =3*1*2.4 /5.81=1.24 т/м²

q_р^с.в. =q_с.в.*кнад.=1.24*0.8=0.992 т/м²

_б=2,4т/м³ – объемный вес монолитного бетона

q_верт.=q_р +q_р^св=0.992+2.8=3.792 т/м²

Б) Горизонтальное давление

q_{горизонт}=(h_+h/2)* tg²(45-/2);

q_{горизонт}=2.5*(0.8+0.5*7.1)*tg²(45-72.5/2)=0.25774 т/м²

Горизонтальное давление умножаем на коэффициент запаса равный 0.7

q_{горизонт}=0,25774*0.7=0,1841 т/м²

Таким образом можно принять q_гор примерно равным нулю.

В) Коэффициент отпора

K₀=300кг/см³=30000 т/м³ — коэф. удельного отпора

К=2Ко/В=0.5*30000/5.81=137693.63 т/м³