Пояснительна записка (Проект подводного железнодорожного однопутного тоннеля)

Аннотация.

В дипломном проекте представлен проект подводного однопутного железнодорожного тоннеля. Необходимо запроектировать тоннельную обделку кругового очертания, щитовой проходческий комплекс, строительную площадку, произвести расчет обделки и рассмотреть вопрос об охране труда и об охране окружающей среды.

The graduation project is presented scuba single-track railway tunnel project. It is necessary to design the tunnel lining circular shape, shield tunneling system, building site, to calculate the lining and to consider occupational safety and environmental protection.

ВВЕДЕНИЕ

Согласно заданию на дипломный проект необходимо запроектировать подводный однопутный железнодорожный тоннель.

Тоннельный переход следует проектировать, основываясь на данные изыскательских работ места будущего искусственного сооружения.

При разработке вопроса о выборе очертания тоннельной обделки необходимо руководствоваться местом расположения и геологией. Так как тоннельный переход подводный и преимущественно находится в трещиноватых грунтах с крепостью породы по Протодъяконову f=2.5, то обделка принимается кругового очертания из чугунных тюбингов.

Для расчета тоннельной обделки следует определить нагрузки, действующие на тоннельную обделку, и разработать основные схемы сооружения тоннеля щитовым проходческим комплексом LOVAT RME – 375SE 21400 с грунтовым пригрузом в забое диаметром резания 9,64м.

При организации работ следует обратить внимание на проходку, уборку породы из забоя, возведение тоннельной обделки и нагнетание за обделку. А также необходимо составить циклограмму работ в тоннеле, график производства работ и запроектировать строительную площадку.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОННЕЛЯ.

1. Характеристика климатических и геофизических условий.

Район проектирования характеризуется климатом муссонным с дождливым теплым летом и сухой морозной зимой[1]. Среднегодовая температура воздуха составляет плюс 0,1 -1.2°С. Самый холодный месяц - январь со среднемесячной температурой воздуха минус 22 °С (min - 43,1 °С), а самый теплый месяц - июль, среднемесячная температура которого составляет плюс 20-21°С (max 39.5°С). Атмосферные осадки в течение года выпадают неравномерно. За год в среднем выпадает 594 мм осадков, из них на зимний период приходится лишь 68 мм осадков. Влажность воздуха летом достигает 80-100%, зимой 80-85%. Снежный покров образуется в первой декаде ноября, со средней толщиной 18 см, максимальной 25 см. Длительность залегания снега колеблется от 139 до 153 дней в году, глубина промерзания горных пород достигает 3,2 м. Продолжительность холодного периода 158 дней, теплого – 207 дней. Температура наиболее холодной пятидневки минус 29°С. Направление и скорость ветра приведены в таблице 1.2.

Расчетная скорость ветра за январь определена как наибольшая из средних скоростей. В качестве расчетного направления ветра принято Восточное, как наиболее неблагоприятное для условий работы сооружения. Расчетная скорость принята равной 4,0м\с, максимальная 5,7 м\с. Роза ветров за январь месяц представлена на рисунке 1.1, за июль на рисунке 1.2.[2]

Климатические параметры теплого и холодного периодов года указаны соответственно в таблице 1.1 и таблице 1.3.

Таблица 1.1 - Климатические параметры теплого периода года

Город	Барометрическое давление , гПа	Тем пе- рату ра воздуха , °С, обеспеченностью 0,95	Темпе- ратура воздух а, °С, обеспеченностью 0,98	Средняя максималь ная температур а воздуха наиболее теплого месяц а, °С	Абсолютная макси-мальная тем пература воздух а, °С	Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца, °С	Средняя месячная относи- тельная влажность воздуха наиболее теплого месяца, %	Средняя месячная относи- тельная влажность воздух а в 15 ч наибо- лее тепл ого меся ца, %	Количество осадков за апрель -октябрь, мм	Суточ - ный максимум осадков , мм	Преоб- ладаю- щее направ- ление ветра за июнь- август	Минимальная из средних скоростей ветра по румба м за июль, м/с
Хабаровск	1002	25	27	26,2	40	9,9	77	64	585	121	ЮЗ	0

Таблица 1.2 - Направления и скорости ветров

Город		Январь								Июль
Хабаровск		с	св	в	юв	ю	юз	з	сз		с	св	в	юв	ю	юз	3	сз
	Повторяемость направлений	2	7	6	2	2	74	6	1		3	25	17	5	4	35	7	4
	Скорость ветра	3,3	5,7	4,2	2,7	3,5	5,9	4,1	2,2		3,4	6	4,6	3,3	3,6	4,6	3,6	2,9

Город			Темпе- ратура воздуха наиболее холодн ой пяти- дневки, °С, обеспе- ченностью		Темп е- рату ра воз- духа, °С, обеспече нностью 0,94	Абсо- лютная мини- маль- ная темпе- ратура воз- духа, °С	Средняя суточная амплитуд а темпе- ратуры воздуха наиболее холодног о месяца, °С	Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха								Средня я месячн ая относи - тельна я влаж- ность воздух а наиболее холодного месяца, %		Средняя месячная относи- тельная влажност ь воздуха в 15 ч наиболее холодног о месяца, %		Коли- чество осадков за ноябрь - март, мм		Преобл а- дающе е направ - ление ветра за декабр ь-феврал ь		Макси- мальна я из средни х скорос- тей ветра по румбам за январь,%
			0,98	0,92				≤0 °С		≤8 °С			≤10 °С
								про- дол- жи- тель- ност ь	Ср. темп е- рату ра		про- дол- жи- тель- ност ь	Ср. темп е- рату ра		продол- жи- тель- ност ь	Ср.темпе- рату ра
Хабаровск			-32	-29	25	-43	7,7	158	13,6		204	9,5		219	8,3		74		67		81		ЮЗ		3,9

Таблица 1.3 - Климатические параметры холодного периода года

Рисунок 1.1 – роза ветров зимнего периода.

Рисунок 1.2 – роза ветров летнего периода.

1. Краткая характеристика водного препятствия

Река В:

Ширина водотока – по УВВ – 2113,95 м

– по УМВ – 980 м

Глубина воды – по УВВ – 10 м

– по УМВ – 4 м

Скорость течения воды – 1,8 м/с

1. Инженерно - геологические условия.

Согласно исходным данным, на всей протяженности трассы залегают два вида грунта: 1-супесь и 2-мергель. Тоннель расположен сугубо во вторых грунтах, что значительно упрощает задачу при его проектировании. Мощность слоев на правом берегу: супесь – 2 м, мергель – 30,8 м; на левом берегу: супесь – 4 м, мергель – 28 м. Физико-механические свойства грунтов приведены в таблице 2.1.

Расположение грунтов на продольном профиле показано на рисунке 1.3.

Таблица 2.1. Физико-механические свойства грунтов.

Грунт	Условные обозначения	Физико-механические характеристики
		Коэф. крепости, f	Удельный вес грунта, кН/м3	Угол внутреннего трения, градус	Удельный коэффициент упругого отпора К0, кН/м3	Коэф. упругого отпора,K,кН/м3
Супесь		0,6	18	26	40	100000
Мергель		2,5	23	62	320	800000

Рисунок 1.3 – Продольный профиль подводного тоннельного перехода с наглядным обозначением грунто

1. Характеристика пути сообщения.

Путь сообщения имеет следующие характеристики:

• однопутная железная дорога

• категория дороги – II

• руководящий уклон - 12‰

• минимальный радиус кривой – 800м

• длина приемо - отправочных путей – 1050м

• вид тяги – электрический

1. Габариты и нагрузки.

а) Назначение перехода

Заданное назначение перехода – 1 железнодорожный путь. На рис. 1.2. показаны железнодорожный габарит «С» согласно [1].

Рис. 1.3. а - габарит подвижного состава «С»,

б) Расчетные нагрузки

Согласно [1] к расчету принимается нагрузка С14.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА И ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ТОННЕЛЯ.

При проектировании плана и продольного профиля железнодорожного подводного тоннеля необходимо руководствоваться [1],[3].

Подводный тоннель сооружается щитовым методом. Для проходки используем щитовой проходческий комплекс с D_вн=9,64 м. Тоннель двухскатный общей длиной 5051м.

Согласно пункту 1.4 руководящий уклон равен 12‰, минимальный радиус кривой R=800м.По условиям водоотвода уклон в тоннеле не должен быть менее 3‰. Так как категория дороги II и длина приемо - отправочных путей равна 1050м, то алгебраическая разность сопрягаемых уклонов равна 4‰.

План и продольный профиль участка подводного тоннеля изображен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Продольный профиль и план трассы участка подводного тоннеля

1. ВЫБОР ТИПОВ ОБДЕЛКИ И ИХ ППРОЕКТИРОВАНИЕ.

3.1 Выбор типов обделки.

Обделка является постоянной конструкцией, предназначенной для закрепления внутренней поверхности горной выработки и придания ей правильного, соответствующего проекту очертания. Обделка тоннеля должна воспринимать горное давление по контуру выработки (т. е. давление окружающих выработку пород), гидростатическое давление подземных вод, временные нагрузки, передаваемые с поверхности земли (при мелком заложении тоннеля), сейсмические воздействия и другие нагрузки. Обделка является несущей конструкцией, она должна обладать достаточной прочностью, устойчивостью и водонепроницаемостью.