Обделка водонапорных тоннелей, сооружаемых щитовым способом

 

Изобретение относится к строительству водонапорных тоннелей и может быть использовано при проведении тоннелей в песчаных и пылевато-глинистых грунтах. Сущность изобретения: в водонапорных тоннелях продольные торцы блока выполнены с наклонными гранями, а торцовые грани параллельны между собой. Все грани по периметру блока имеют цилиндрический паз. На наклонных гранях имеется прямоугольный выступ, высота которого равна толщине блока. Цилиндрический паз со смежными блоками образуют сплошные каналы. 3 ил.

Изобретение относится к строительству водонапорных тоннелей, сооружаемых щитовым способом, и может быть использовано при проведении тоннелей в песчаных и пылевато-глинистых грунтах. Известна конструкция железобетонной кольцевой обделки, включающая кольцо, состоящее из длинных с прямоугольным сечением блоков, по кругу соединяющихся между собой торцами. Межблоковые соединения выполнены по цилиндрическим поверхностям или с помощью паза и выступа, или с помощью вкладышей.

Как правило, два кольца сообщаются под защитой щитовой оболочки, после чего с помощью щитовых домкратов щит передвигается а ширину одного кольца, одновременно выжимая одно кольцо из оболочки. Для снижения трения обделки по оболочке щита оставляют строительный зазор между внутренней оболочкой щита и обделкой. При выходе из щита собранное из отдельных блоков кольцо деформируется вследствие шарнирного сочленения блоков и увеличения горизонтального диаметра собранного кольца на величину, слагаемую из строительного зазора и двойной толщины оболочки щита.

В результате в верхней части тоннеля образуются пустоты, которые являются причиной просадки поверхности грунта и потери устойчивости обделки. Последующее заполнение пустот цементно-песчаным раствором приводит к повышению стоимости сооружаемых тоннелей. При использовании этих обделок в водонапорных тоннелях вследствие разъединения под напором воды сочленений между блоками они становятся водопроницаемыми.

Известна конструкция обделки с повышенными гидроизоляционными свойствами, которая представляет собой двухслойную конструкцию, собираемую в "ласточкин хвост" из блоков прямоугольной формы двух типов - наружных и внутренних.

Недостатками данных конструкций являются следующие: для заводки последнего блока требуется дополнительное оборудование для поддержания остальных блоков в проектном положении, при этом нарушается процесс непрерывности монтажа обделки, что снижает скорость проведения; конструкция обделок не способствует прочному соединению между собой блоков, расположенных в соседних кольцах; повышение гидроизоляционных свойств требует повышенного расхода материалов и значительной трудоемкости при монтаже и изготовлении блоков; конструкции сочленений между блоками обладают недостаточными гидроизоляционными свойствами.

Наиболее близкой к предлагаемой является кольцевая железобетонная крепь [1] , состоящая из панелей, выполненных в виде ромба с усеченными вершинами и отверстием посередине для удобства транспортировки, причем смежные ребра панелей имеют пазы и типы, в которые заложены податливые прокладки.

Недостатками данной конструкции являются: невозможность применения при щитовой проходке, так как нет площадок для опор гидродомкратов; заводка последней панели в кольце требует оборудования для удержания остальных блоков в проектном положении; наличие проемов и отвеpстий делает крепь водопроницаемой, так как с увеличением напора воды величина проемов будет увеличиваться.

Целью изобретения является повышение несущей способности обделки водонапорных тоннелей и повышение ее гидроизоляционных свойств.

Цель достигается тем, что блоки кольцевой обделки выполнены в виде удлиненного в поперечном направлении шестигранника, поперечные торцы которого параллельны, а продольные торцы выполнены наклонными гранями, которые пересекаются с торцовыми гранями, а по оси блока - между собой, каждая из них в середине имеет прямоугольный уступ, высота которого равна толщине блока, имеющего по всему периметру цилиндрический паз.

Признак - наклонные грани в середине имеют прямоугольный уступ, по высоте равный толщине блока, который служит уступом против раскрытия трещин в обделке, работающей в водонапорном режиме - не известен.

Признак - цилиндрический паз по всему периметру блока образует со смежными блоками сплошную сеть каналов по всей длине тоннеля для последующего их заполнения гидроизоляционным раствором - не известен.

На фиг. 1 изображен предлагаемый блок; на фиг. 2 - то же, вид слева; на фиг. 3 - возводимая обделка по оси тоннеля, продольный разрез.

Блок 1 имеет наклонные грани 2 и торцевые грани 3, на которых выполнен цилиндрический паз 4 по всему периметру блока.

На наклонных гранях 2 имеются прямоугольные уступы 5, высота которых равна толщине блока.

Цилиндрические пазы 4 со смежными блоками образуют сплошные каналы 6.

Монтаж обделки проводится следующим образом.

Первое кольцо собирается в монтажной камере за пределами хвостовой части щита, последующие кольца собираются так, чтобы половина блоков в кольце (через один) оказывалась выдвинутой по отношению к остальным блокам на половину своей ширины и размещалась в оболочке щита. Выдвинутая половина блоков образует трапециевидные выемки, в которые будут одновременно размещаться последующие блоки. При досылке блоков в выемки гидродомкратами щит одновременно начинает движение, опираясь гидродомкратами на ранее установленные блоки, и проходит путь, равный половине ширины блока, при этом блоки, находящиеся в оболочке, выходят из нее и расклинивают соприкасающиеся с ними блоки, прижимая их к грунтам. Такая технология монтажа обделки позволяет ее вести непрерывно.

После монтажа обделки в результате соединения цилиндрических пазов смежных блоков образуется сплошная система каналов по всему тоннелю, после заполнения которых гидроизоляционным составом (цементным раствором или битумом) образуется цилиндрическая ячеистая жестко связанная система, обеспечивающая необходимую пространственную жесткость. При наличии напорных вод раскрытие сочленений между блоками исключено благодаря жесткому соединению блоков между собой за счет имеющихся на наклонных гранях уступов, служащих упором против раскрытия трещин.

Предлагаемая конструкция обделки водонапорных тоннелей, проводимых в песчаных и пылевато-глинистых грунтах, имеет существенное отличие от известных конструкций и прототипа как по конструктивному исполнению, так и по принципу работы, и обладает следующими достоинствами: возможно применение при проходке тоннелей проходческими щитами в сыпучих и пылевато-глинистых грунтах; благодаря наличию жесткого соединения через уступы на наклонных гранях при напоре воды исключено раскрытие сочленений между блоками; заполнение пустотелых каналов между блоками повышает гидроизоляционные свойства обделки и ее устойчивость; увеличивается скорость проходки за счет непрерывности процесса монтажа обделки.

Формула изобретения

ОБДЕЛКА ВОДОНАПОРНЫХ ТОННЕЛЕЙ, СООРУЖАЕМЫХ ЩИТОВЫМ СПОСОБОМ, содержащая блоки в виде удлиненного шестигранника с торцевыми параллельными гранями и пересекающимися с ними и между собой по оси блока боковыми наклонными гранями, отличающаяся тем, что каждая боковая наклонная грань выполнена с размещенным на ее середине прямоугольным уступом, высота которого равна толщине блока, имеющего по всему периметру цилиндрический паз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3