Диссертация (1173128), страница 19
Текст из файла (страница 19)
5.2. Рекомендации по назначению рациональных конструктивно- технологических параметров Чтобы повысить эффективность строительства тоннелей методом продавливания, необходимо выбрать рациональные конструктивно- 133 технологические решения по снижению сил трения грунта для увеличения длины участка продавливания, расстановке домкратов, конструкции ножевой части и др. По мере продавливания усилия домкратной установки непрерывно возрастают, что ограничивает длину участка продавливания. Нагнетание бентонитовой суспензии под определенным давлением в зазор между обделкой тоннеля и грунтом во время продавливания значительно уменьшает сопротивления трения обделки по грунту 133, 36).
а) р 'г' з Ф Рисунок 5.1. Схема продавливания тоннельных секций с применением антифрикционных лент: а — с одиночными лентами; б — с двойными лентами; 1— ножевая часть; 2 — свая; 3 — закрепление ленты; 4 — распределительная рама; 5— гидравлический домкрат; 6 — барабан с навитой лентой; 7 — секции тоннеля; 8— барабан со страховочной лентой; 9 — забойный котлован В ряде случаев оказывается целесообразным применение упругих антифрикционных мембран в виде полиэтиленовых, стальных или алюминиевых листов, помещаемых между грунтом и перекрытием (а иногда и стенками) тоннельных секций. В СССР и России при продавливании прямоугольных секций по их наружной поверхности пропускали полосы из дюралюминия шириной до 1,4 м и толщиной 2 мм 136).
По мере продавливания секций навитые на барабан полосы раскручивались и создавали сплошное покрытие секций, заменяя трение бетона по грунту трением металла по грунту (рисунок 5.1, а). Это также уменьшает силы трения по наружной поверхности тоннельных секций и таким образом увеличивает длину участка продавливания. На случай обрыва одной из 134 полос могут быть предусмотрены страховочные ленты, помещаемые над рабочими полосами (рисунок 5.1, б). Для увеличения длины участка продавливания более радикальным средством является применение промежуточных домкратных установок. Установку включают в состав секций обделки и после того, как усилия забойных домкратов оказываются реализованными на — 90%, используют промежуточные домкраты (рисунок 5.2). Усилиям этих домкратов продавливаются на длину очередной захватки все находящиеся перед промежуточной установкой секции.
После этого забойная установка проталкивает вперед остальные секции вместе с промежуточной установкой и цикл повторяется. Когда головная секция достигает проектного положения, промежуточные домкраты снимают, а задние секции выталкивают вперед на одну заходку, заполняя образовавшийся зазор. Применение нескольких промежуточных домкратных установок в сочетании нагнетанием за обделку бентонитовой суспензии позволяет продавливать тоннели практически любой длины. Рисунок 5.2. Этапы (а-в) продавливания тоннеля с промежуточной домкратной установкой: 1 — упор; 2 — основная домкратная установка; 3 — «забойный» котлован; 4 — распределительный элемент; 5 — секции обделки тоннеля; б— ножевая часть; 7 — промежуточная домкратная установка 135 Чтобы ограничить деформации поверхности земли, конструкция ножевой части должна быть спроектирована таким образом, чтобы предотвратить обрушение грунта внутрь тоннеля, одновременно уменьшить лобовое сопротивление в забое до минимума для легкого внедрения в грунт при продавливании 133, 361.
Ножевые части для проходки тоннелей прямоугольного сечения обычно имеют три разновидности в зависимости от составляющих их элементов: массивные клиновые, тонкостенные стальные и смешанная (гибридная) система. Число и ширина горизонтальных площадок при проходке зависят от обеспеченности устойчивого откоса, а также от удобства ведения строительно- монтажных работ. При этом в нижней части «ножа» необходимо создание условий для механизации погрузки породы [37~. При продавливании крупногабаритных секций обычно используется массивные клиновые элементы (рисунок 5.3).
Рисунок 5.3. Общий вид ножевой части для крупногабаритной тоннельной секции Кроме того, чтобы поддерживать устойчивость забоя во время строительства, можно использовать опережающую крель в виде стальных или фибергласовых нагелей для обеспечения общей устойчивости грунта в забое или использовать временную крепь из набрызгбетона (с арматурой или без нее), наносимого на лобовую поверхность забоя для повышения степени его устойчивости.
Выбор оптимального усилия является важным вопросом для обеспечения безопасности конструкции и повышения эффективности продавливания. Чтобы определить оптимальное усилие, необходимо установить математическую функцию, 13б ° 1 > числе: которая описывает зависимость усилия от параметров исследования, в том инженерно-геологические свойства грунта (с, д, Ео), размеры поперечного сечения тоннеля (Вв Нг), глубина заложения тоннеля (Н~). Как показано в главе 2 и главе 4, при любом изменении вышеуказанных параметров усилие продавливания будет меняться. Изменение показано в таблице 5.1, а зависимость усилия продавливания от параметров исследования показана на рисунках 5.4, 5.5„5.6 и 5.7.
При этом длина участка продавливания (1.) принята равной 30 м. Таблица 5.1. Величины варьируемых параметров № Втм Ньм с,кПа Нт,м <р, град Ео, мПп 3,0 20 34 1 3,6 20 29480 2 5,0 3 8,0 4 3,6 3,0 20 20 38583 20 34 20 3,0 57989 4,5 20 34 20 38465 34 5 3,6 6,0 20 20 48474 6 3,6 3,0 20 34 29459 10 7 З,б 3,0 20 34 15 29467 20 34 29486 8 3,6 3,0 9 3,6 3,0 20 29492 34 30 10 3,6 11 36 20 34 29503 З,О 35 3,0 20 20 30 30426 12 3,6 32 3,0 20 20 29950 13 36 20 20 З,О 36 29075 14 3,6 15 36 16 36 3,0 20 20 38 28711 3,0 20 40 20 28319 3,0 34 20 28525 18 36 19 36 34 20 3,0 15 31394 3,0 34 20 25 32352 20 3,6 34 20 3,0 30 33330 21 3,6 З,О 20 34 20 23277 23 З,б 34 20 3,0 20 48213 137 е 1 ° 50000 50000 Е 45000 е 40000 ~ф~ 35000 о 30000 а 25000 Р - Вт у=б42ВВт + 6174 йт= 1 -а-Нт у-ВЗЗ10 +10315 л2 = 0.999 -Г-.Н1 ус311802 +13904 82 =1 7 9 Ширина Вт(м)„высота Нт1аа), Глубина н,(м1 32000- 320СΠ—; 30000 -' й 29000 -: с у=ЗЯс — 473с +41227 л' = 0.9992 2ЯОСΠ—:— 0 20 25 20 Снелление грунта с (нпе) Рисунок 5.5.
Зависимость усилия продавливания (М) от сцепления грунта (с) 138 Рисунок 5.4. Зависимость усилия продавливания (У) от высоты (Вг), ширины тоннеля (Нг) и глубины заложения тоннеля (Н,) 92000 -а-<р у"-292гр +25б40 и'=т х Е 90000 $ 29000 о й Ф 28000 -, 90 29900 ж Ж 29490 Щ 29400 $ 29420 ф 29460 у=042ВЕ0 + 2 тЕ0+ 204ЗВ Л2 =- О.9896 29490 -.— 20 20 29 Модуль деформации 0,(агпа1 Рисунок 5.7. Зависимость усилия продавливания (Ф) от модуля деформации 1Е0) С помощью анализа нескольких линейных регрессий оптимальное усилие продавливания можно определить по формуле: И = 6478 7Вт+ 6259Нт+ 31184Н2+ 191,4с — 205,7гр+ 1 ЗЗЕ0 25063 (5 1) Сходимость функции К~ = 0,99983, что подтверждает правильность формулы и численных расчетов, выполненных с помощью программного обеспечения «Р1.АХ18 312 — Т1ЛЧХЕ1.», представленного в главе 4.
139 Угол внутреннего тренин и1град1 Рисунок 5.6. Зависимость усилия продавливания (М) от угла внутренного трения (г0) Формула 5.1 позволяет проводить предварительные расчеты усилия продавливания для выбора технологических решений прямо на этапе разработки проекта. Процесс строительства должен основываться на конкретной ситуации для соответствующей корректировки усилия продавливания.
Количество домкратов определяется в соответствии с расчетным усилием продавливания, найденным по формуле: (5.2) где п — количество домкратов; М; - номинальное усилие домкрата, кН. При установке домкраты и группа домкраты следует обратить внимание на следующие моменты: Рама домкратной установки закрепляется к упорной стенке и дницу рабочей камеры с помощью закладных деталей. Домкраты в раме моут быть размещены равномерно по одному или группами; - При проходке тоннеля домкратная группа с одной стороны упирается в упорную бетонную стенку котлована, а с друов стороны через распределительную раду - в продавливаемую обделку.
Контур распределительной рамы должен соответствовать сечению тоннеля; - На поверхности распределительной рамы, соприкасающейся с элементами обделки, закреплены прокладки, выполненные из материала меньшей прочности, чем материал обделки (например дерево жесткая резина и пр.). Прокладки должны выдерживать усилие домратов без остаточных деформаций и разрушений. Распределительная рама опирается на направляющие элементы лотка соединяется со штоками двух - четырех домкратов.
140 5.3. Рекомендации по прогнозированию деформаций поверхности земли и меры по их ограничению при строительстве тоннелей методом продавливания Максимальная деформация дорожного покрытия или ж.-д. полотна, Степень риски Описание степени риска Безопасный" .возможность вертикального перемещения поверхности очень небольшая, а продавливание тоннеля не может повредить дорожное покрытие и железнодорожное полотно.
Малый: на поверхности ожидается незначительное смещение. Однако смещение находится в допустимом диапазоне и не Менее 2,54 2,54 — 6,35 141 При выборе защитных мер необходимо оценить возможную степень риска повреждения дорожного покрытия автомобильных и полотна железных дорог в зоне строительства тоннеля. Согласно Руководству по проектированию дорожных покрытий, опубликованному ТхВОТ (США-2011), прогнозирование повреждений дорожного покрытия при продавливании тоннеля предусматривает максимально допустимую деформацию на автомагистралях не более одном дюйма (25,4 мм). Однако этот критерий ужесточается при продавливании тоннелей под железными дорогами, которые более чувствительны к деформациям поверхности земли, чем автомагистрали.
Кроме того, величина максимально допустимой деформации может меняться в зависимости от типа дорожного покрытия (гибкое или жесткое). Существуют четыре степени риска при продавливании тоннеля, представленные в таблице 5.2 170, 72, 961. Таблица 5.2. Прогнозирование повреждений дорожного покрытия автомобильных и полотна железных дорог при продавливании тоннелей повреждает дорожное покрытие или железнодорожное полотно Умеренный: в проекте продавливания тоннеля необходимо проявлять осторожность, поскольку могут произойти значительные деформации и повреждения дорожного покрытия или железнодорожного полотна 6,35 — 12,7 Высокий: существует высокая вероятность чрезмерного оседания поверхности земли и может быть повреждено дорожное покрытие или железнодорожное полотно Более 12,7 Деформации земной поверхности нодрпбатываемых территорий Относительная горизонтальная деформпция а ммlм Группа территорий Радиус ~ кривизны Я, км Наклон 1, ммlм 20 >1> 1О 3>Н>1 12 > е > 8 8>е>5 10>1>7 , '7>Я>3 12>Я>7 7>1>5 5>с>3 20 > К > 12 5>1>3 3>е>0 1Ч 142 В 186, 891 оценку деформации дневной поверхности ведут с учетом десяти параметров: оседание дневной поверхности ц, ее наклон 1 и кривизна (выпуклости, вогнутости) р (радиус кривизны К = 1/р); горизонтальное сдвижение дневной поверхности, ее горизонтальная относительная деформация с растяжения или сжатия; уступ и, скручивание 5, скашивание 7, и скорость нарастания деформаций дневной поверхности з.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
