Строительный элемент для создания туннеля, туннель, содержащий такой элемент, и способы конструирования такого элемента и такого туннеля

Группа изобретений относится к строительному элементу для создания туннеля, а также способу получения строительного элемента для создания туннелей, в частности подземных туннелей. Строительный элемент для создания туннеля содержит первый несжимаемый слой бетона и второй сжимающийся слой, скрепленный с первым слоем, для образования моноблочного сборного строительного элемента, выполненного с возможностью встраивания в секцию туннеля. При этом второй слой содержит множество устройств, каждое из которых имеет твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство, при этом твердый корпус устройств снабжен покрытием из адгезивной пленки для надежного скрепления устройств с первым слоем. Способ получения строительного элемента для создания туннеля содержит следующие этапы: получение первого несжимаемого слоя бетона и получение второго сжимающегося слоя, надежно скрепленного с первым слоем. При этом второй слой получают из множества устройств, каждое из которых имеет твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство. При этом при получении второго слоя способ содержит следующие этапы: создание покрытия твердого корпуса устройств адгезивной пленкой и укладка снабженных покрытием устройств на первый слой. Технический результат заключается в повышении надежности сцепления устройств с первым слоем и улучшении демпфирования оседания грунта, действующего на туннель. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 20 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к созданию туннелей, в частности, подземных туннелей, и к строительным элементам таких туннелей.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области туннелей, в общем, отрывается выемка под землей, и затем в данной выемке строится туннель с применением блоков обделки туннеля (далее тюбингов). Тюбинги соответствуют элементам, составляющим кольцевую секцию туннеля, когда собраны вместе. Когда выемка отрывается в грунте, равновесное состояние грунта нарушается и последний создает более или менее интенсивное давление, которое стремится закрыть выемку, образованную таким образом, данное явление именуется "оседанием грунта".

Можно противопоставить французскую патентную заявку FR1200989, которая раскрывает систему демпфирования оседания грунта, содержащую покрытие, закрывающее наружную поверхность стенки туннеля, и которая содержит устройства, каждое из которых снабжено сквозным отверстием. Данные устройства со сквозным отверстием создают свободное пространство в покрытии, рассматриваемое как остаточный объем, который участвует, в частности, в демпфировании оседания грунта. В частности, давление грунта обычно занимает остаточный объем, т.e. объем, оставленный незанятым устройствами, что обеспечивает демпфирование давления. Но для создания покрытия, устройства должны вводиться в пространство оконтуренное наружной поверхностью стенки туннеля и внутренней поверхностью стенки грунта. Вместе с тем, когда строительство туннеля выполнено, грунтовые элементы могут склеиваться в оконтуренном пространстве и препятствовать введению устройств, что может препятствовать равномерной укладке устройств по наружной поверхности стенки туннеля.

Можно противопоставить также британскую патентную заявку GB 2013757, которая раскрывает способ создания туннеля из сборных бетонных тюбингов. До применения в строительстве туннеля, каждый сборный бетонный тюбинг содержит слой сжимающегося материала, например пенополиэтилена, наклееного на наружную поверхность тюбинга. Но пена нестабильна и может со временем разлагаться, в результате теряя свойства механического сжатия и деформации. Кроме того, такая пена из синтетического материала может загрязнять окружающую среду.

Поэтому является предпочтительным создание строительного элемента, подходящего для строительства туннелей, и туннелей, построенных из таких элементов и, в частности, создание способов конструирования такого элемента и строительства такого туннеля.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна задача изобретения состоит в устранении недостатков, изложенных выше и, в частности, в создании устройсства, которое легко получить и реализовать, для демпфирования оседания грунта, действующего на туннель.

Согласно одному аспекту, предложен строительный элемент для создания туннеля, содержащий первый несжимаемый слой бетона и второй сжимающийся слой, надежно скрепленный с первым слоем для образования моноблочного сборного строительного элемента, выполненного с возможностью встраивания в секцию туннеля.

Второй слой содержит множество устройств, каждое, имеющеей твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство.

Таким образом, обеспечен сборный строительный элемент подходящий для создания секции туннеля. Такой моноблочный строительный элемент легко кантовать и можно вести мониторинг его изготовления для получения единообразной секции туннеля, для управления поведением туннеля при оседании грунта. Кроме того, пустые пространства устройств определяют сжимаемость второго слоя. Другими словами пустые пространства обеспечивают оседание грунта и снятие передаваемых напряжений на первом слое.

Второй слой может содержать устройства, каждое снабженное сквозным отверстием.

Второй слой может также содержать устройства для которых твердый корпус определяет конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости.

Твердый корпус устройств может быть изготовлен из керамики.

Твердый корпус устройств может быть снабжен покрытием из адгезивной пленки для надежного скрепления устройства с первым слоем.

Адгезивная пена может быть приготовлена из строительного раствора.

Строительный элемент может дополнительно содержать третий защитный слой, расположенные на втором слое. Второй слой при этом защищен для сохранения своей целостности, например, во время транспортировки строительного элемента до установки последнего на место в секции туннеля.

Согласно другому аспекту, предложен туннель, расположенный внутри выемки, вырытой в грунте, по меньшей мере одна секция туннеля создается из по меньшей мере одного двухслойного строительного элемента, как определено в приведенном выше описании.

Каждый двухслойный строительный элемент может содержат третий защитный слой, расположенные на втором слое, и туннель может содержать заполняющий материал, занимающий свободное пространство, оконтуренное между третьим защитным слоем и грунтом.

Согласно другому аспекту, предложен способ получения строительного элемента для создания туннеля, содержащий следующие этапы:

- получение первого несжимаемого слоя бетона; и

- получение второго сжимающегося слоя, надежно скрепленного с первым слоем, для образования моноблочного сборного строительного элемента, выполненного с возможностью встраивания в секцию туннеля.

В данном способе второй слой получают из множества устройств, каждого, имеющего твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство.

Второй слой может содержать устройства, каждое снабженное сквозным отверстием и/или устройства, для которых твердый корпус определяет конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости.

Получение второго слоя может содержать следующее этапы:

- выполнение покрытия твердого корпуса устройства адгезивной пленкой; и

- укладка снабженных покрытием устройств на первом слое.

Способ может также содержать этап создания защиты, на котором третий защитный слой укладывается на втором слое.

Согласно еще одному аспекту, предложен способ строительства туннеля, содержащий следующие этапы:

- создание выемки в грунте с помощью туннелепроходческой машины;

- создание секций туннеля, расположенных внутри выемки, по меньшей мере одной секции, создаваемой из по меньшей мере одного двухслойного строительного элемента, как определено в приведенном выше описании, при поступательном продвижении вперед туннелепроходческой машины.

Каждый двухслойный строительный элемент может содержать третий защитный слой, расположенный на втором слое, и свободное пространство, оконтуренное между третьим защитным слоем и грунтом, может заполняться с помощью заполняющего материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие преимущества и признаки должны стать лучше понятными из следующего описания конкретных вариантов осуществления и реализации изобретения, приведенных только качестве не ограничивающих примеров и представленных на прилагаемых чертежах, в которых показано следующее.

На фиг. 1 схематично представлено сечение варианта осуществления туннеля согласно изобретению.

На фиг. 2 схематично представлен вариант осуществления строительного элемента согласно изобретению.

На фиг. 3 схематично представлено равновесное состояние после оседания грунта.

На фиг. 4 схематично представлен в изометрии вариант осуществления устройства, снабженного сквозным отверстием.

На фиг. 5 схематично представлено сечение устройства фиг. 4.

На фиг. 6 схематично представлен вид сверху другого варианта осуществления устройства, снабженного сквозным отверстием.

На фиг. 7 схематично представлено сечение по линии A-A фиг. 6.

На фиг. 8 схематично представлен другой вариант осуществления строительного элемента.

На фиг. 9 схематично представлен в изометрии вариант осуществления устройства, снабженного закрытой полостью.

На фиг. 10 схематично проиллюстрировано сечение устройства, показанного на фиг. 9.

На фиг. 11 схематично проиллюстрирован вид слева устройства, показанного на фиг. 9.

На фиг. 12-18 схематично проиллюстрированы основные этапы хода реализации способа создания строительного элемента.

На фиг. 19 схематично проиллюстрировано сечение туннелепроходческой машины, создающей туннель фиг. 1.

На фиг. 20 схематично проиллюстрировано сечение фрагмента фиг. 19.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В общем виде, хотя настоящее изобретение дает конкретные преимущества в области туннелей, оно также применимо для любой системы, которая создается в подземной выемке и которая выполняется с возможностью противостояния оседанию грунта, например, частично или полностью зарываемым опорным башмакам или бакам.

На фиг. 1 представлен, туннель 1 созданный в выемке 2, вырытой в грунте 3, другими словами, подземный туннель. Туннель 1 может являться открытым и иметь форму перевернутой буквы U и может также являться закрытым и может иметь овальную форму или любую другую форму. Предпочтительно, туннель 1 имеет главным образом трубчатую форму. Туннель 1 содержит секции 4, расположенные в выемке 2. По меньшей мере одна секция 4 и, предпочтительно, каждая секция 4, создается из строительных элементов 5 собираемых вместе. По меньшей мере один строительный элемент 5 содержит первый несжимаемый слой 6 бетона. Например, когда секции 4 туннеля 1 имеют кольцевую форму, первый слой 6 имеет форму криволинейного гексаэдра. Строительный элемент 5 дополнительно содержит второй сжимающийся слой 7, надежно скрепленный с первым слоем 6 для образования сборного строительного элемента 5 по типу моноблока. Строительный элемент 5 является сборным, т.e. изготовленным предварительно, до создания туннеля 1. Другими словами, строительный элемент 5 создается заранее, и несколько строительных элементов 5 затем собирают вместе для создания секции 4 туннеля 1. Необходимость выполнения демпфирующего покрытия с помощью нагнетания материала между тюбингом и грунтом 3 при этом исключается. Строительный элемент 5 фактически имеет заранее включенный в состав сжимающийся слой 7, и таким образом имеет встроенное свойство механического демпфирования. Кроме того, моноблочный элемент означает транспортабельный элемент, который сохраняет свою физическую целостность и свои механические свойства при транспортировке, например, когда элемент перемещается с площадки его изготовления на площадку секции 4 туннеля 1, где устанавливается. Другими словами, строительный элемент 5 выполнен с возможностью встраивания в секцию 4 туннеля 1, и в частности в создаваемую секцию 4.

В общем, второй слой 7 содержит несколько устройств 8, как проиллюстрировано на фиг. 2 и 8, каждое имеющее твердый корпус 9, имеющий в составе пустое пространство 10. Пустым пространством является находящаяся в корпусе закрытая или открытая полость, конфигурацию которой определяет корпус устройства. Второй слой 7 является сжимающимся, т.e. может деформироваться, когда происходит оседание грунта 3. В частности, устройства 8 имеют деформирующийся твердый корпус 9. Данное означает, что устройства могут деформироваться, при разламывании или искривлении, в частности, с учетом их пустого пространства 10, для обеспечения деформaции второго слоя 7. Второй слой 7 дополнительно содержит промежутки 7a, т.e. пустые пространства, расположенные между устройствами 8. Таким образом, обеспечен имеющий остаточный объем сжимающийся слой 7, составленный сложением пустых пространств каждого из устройств 8 и промежутков 7a, которые обеспечивают демпфирующее свойство оседания грунта 3. Действительно, в начальном состоянии грунт 3 передает начальное давление оседания на туннель 1. С учетом перемещений грунта 3, последний должен иметь тенденцию оседать в направлении к центральной части выемки 2. Деформация устройств 8 должна, таким образом, обеспечивать грунту 3 перемещение поступательно в направлении к центральной части туннеля 1, пока грунт 3, не войдет в равновесное состояние. В равновесном состоянии давление оседания меньше начального давления. Второй сжимающийся слой 7 поэтому обеспечивает демпфирование оседания грунта до достижения равновесного состояния, в котором давление оседания несет строительный элемент 5, т.e. первый несжимаемый слой 6 не ломается под давлением оседания в равновесном состоянии.

Например, устройства 8 могут быть изготовлены из керамики. Керамика обеспечивает хорошее сопротивление, одновременно являясь ломкой для эффективного демпфирования оседания грунта 3. Когда корпуса 9 устройств 8 ломаются, грунт 3 может оседать в направлении к центральной части туннеля 1. Устройства 8 могут также быть изготовлены из стекла, из цемента, или из строительного раствора, которые, как керамика, являются материалами, которые могут ломаться под действием оседания грунта 3. Как вариант, устройства 8 могут быть изготовлены из металла или из деформирующегося пластика. Когда устройства 8 имеют деформирующийся корпус, они также обеспечивают демпфирование оседания грунта.

На фиг. 2 представлен предпочтительный вариант осуществления, в котором каждое из устройств 8 второго сжимающегося слоя 7 содержит корпус 9, снабженный сквозным отверстием 10 (проиллюстрировано на фиг. 4-7 и описано ниже). Строительный элемент 5, встроенный в секции туннеля также представлен на фиг. 2. Сборный строительный элемент 5 является моноблочным и содержит первый слой 6 бетона и второй, сжимающийся слой 7, образованный устройствами 8. Когда первый слой 6 имеет форму криволинейного гексаэдра, строительный элемент 5 образует тюбинг с сжимающейся частью 7, выполненный с возможностью образования кольцевой секции туннеля 1. Толщина E второго слоя 7 выбирается согласно демпфированию оседания грунта 3, которое требуется получить. В частности, толщина E выбирается согласно перемещению грунта 3 по отношению к его начальному положению, которое может поддерживаться строительным элементом 5. В начальном положении грунт 3 расположен на начальном расстоянии Gi от наружной поверхности первого слоя 6. Начальное расстояние Gi соответствует сумме начальной толщины E второго слоя 7, толщины третьего защитного слоя 12 и толщины свободного пространства F. Кроме того, толщина E также зависит от сжимаемости устройств 8. Устройства 8 дополнительно покрыты адгезивной пленкой 11 для надежного скрепления их с первым слоем 6. В частности адгезивный слой 11 обеспечивает средствам 8 надежное скрепление друг с другом и с первым бетонным слоем 6. В данном способе строительный элемент 5 является моноблочным и является транспортабельным для встраивания в секцию туннеля, когда образование последнего имеет место. Адгезивная пленка 11 предпочтительно содержит строительный раствор, который эффективно прилипает к бетонному первому слою 6. Строительный раствор со своей стороны содержит цемент, песок и воду. Строительный раствор является затвердевающим и затвердевает для склеивания устройств 8 друг с другом и для обеспечения прилипания устройств к первому слою 6. В частности, адгезивная пленка 11 покрывает наружную поверхность устройства 8, без создания препятствия в сквозном отверстии 10. Можно применять другие адгезивные элементы для создания покрытия устройств 8, например клей на основе эпоксидной смолы и т.д.

Предпочтительно, строительный элемент 5 может содержать третий защитный слой 12, расположенный на втором слое 7. Конкретнее, третий защитный слой 12 является тонким слоем в сравнении с первым и вторым слоями 6, 7. В общем способе, третий защитный слой 12 связывается со вторым слоем 7 для механического скрепления со вторым слоем 7. Третий защитный слой 12 защищает второй слой 7 от ударов, например, когда строительный элемент 5 кантуют, для предотвращения перелома корпусов 9 устройств 8, в частности, тех которые расположены на периферии строительного элемента 5. В общем виде, когда создается секция туннеля, свободное пространство F создается между внутренней поверхностью полости и наружной поверхностью секции туннеля, т.e. наружной поверхностью строительного элемента 5. Когда строительный элемент 5 не содержит третьего защитного слоя, наружная поверхность секции соответствует наружной поверхности второго слоя 7, как показано на фиг. 8. Когда строительный элемент 5 содержит третий защитный слой 12, наружная поверхность является поверхностью третьего защитного слоя 12, как проиллюстрировано на фиг. 2. Вместе с тем, чтобы исключить обрушение грунта 3 в свободное пространство F и разрушение секции, заполняющий материал 23, такой, ка строительный раствор или гравий, нагнетается для заполнения данного свободного пространства F. В варианте, где второй слой 7 содержит устройства 8 со сквозным отверстием 10, третий защитный слой 12, который в дополнение является непроницаемым для заполняющего материала 23, применяемого для заполнения свободного пространство F, укладывается на втором слое 7. В данном случае третий защитный слой 12, в частности, предотвращает заполнение сквозных отверстий 10 на первых слоях устройств 8 заполняющим материалом 23. Третий защитный слой 12 предотвращает проникновение строительного раствора или гравия в сквозные отверстия 10, что может уменьшить демпфирующие свойства строительных элементов 5. Третий защитный слой 12 обеспечивает второму сжимающему слою 7 изоляцию от заполняющего материала 23. Третий защитный слой 12, таким образом, обеспечивает сохранение до деформации второго слоя 7 остаточного объема, который гарантирует демпфирование оседания грунта 3. Третий защитный слой 12 может быть создан из пластика или из строительного раствора.

Когда грунт 3 оседает, как проиллюстрировано на фиг. 3, второй сжимающийся слой 7 деформируется и обеспечивает перемещение грунта 3 в направлении к центру туннеля. Грунт 3 может ломать или деформировать устройства 8, до достижения равновесного состояния, в котором грунт 3 находится на равновесном расстоянии Ge от наружной поверхности первого слоя 6. Равновесное расстояние Ge меньше, чем начальное расстояние Gi. Сопротивление разрушению устройств 8 меньше давления оседания грунта что обеспечивает разрушение устройств 8. Сломанные устройства представлены ссылочной позицией 8a. Другими словами, все или некоторый устройства 8 могут находиться в состоянии, в котором они сломаны. Данное обеспечивает амортизацию перемещения грунта 3 без повреждения туннеля.

На фиг. 4-7 проиллюстрированы два варианты осуществления устройства 8, снабженного сквозным отверстием 10, с функциональной возможностью применения во втором сжимающемся слое 7 строительного элемента 5. На фиг. 4 и 5, устройство 8 имеет вид трубы, содержащей сквозное отверстие 10, соответствующее каналу, проходящему вдоль продольной оси A1 трубы. Устройство 8 может также содержать несколько сквозных отверстий, и предпочтительно каждое устройство 8 содержит одно сквозное отверстие для упрощения его изготовления. Предпочтительно, каждое устройство 8 в виде трубы имеет высоту H, наружный диаметр d1 и внутренний диаметр d2. Предпочтительно, высота H равна наружному диаметру d1, в частности, для получения второго слоя 7, имеющего, по существу, постоянную толщину E. Данные размеры обеспечивают трубчатому устройству 8 несение расчетной нагрузки до разрушения. Устройство 8 также покрыто адгезивной пленкой 11a, которая окружает наружную поверхность устройства 8. В зависимости от способа нанесения покрытия, адгезивная пленка 11b может располагаться на внутренней поверхности стенки сквозного отверстия 10 без создания препятствия в нем. Устройства 8 можно, например, помещать в строительный раствор и применять сито для удаления лишнего строительного раствора. В данном случае, как проиллюстрировано на фиг. 4 и 5, пленка 11a строительного растворa покрывает наружную поверхность устройств, и другая пленка строительного растворa 11b прилипает к внутренней поверхности стенки сквозного отверстия 10 без создания препятствия в нем. Согласно другому варианту осуществления сквозное отверстие 10 устройств 8 является изолированным, и наружная поверхность устройств 8 имеет покрытие из адгезивного слоя 11. В данном случае, как проиллюстрировано на фиг. 2, внутренняя поверхность стенки не имеет покрытия из слоя адгезива, что гарантирует получение увеличенного пустого пространства в средствах.

На фиг. 6 и 7 представлен другой вариант осуществления устройства 8 со сквозным отверстием 10, имеющего вид кольца. Кольцо может являться тороидальным и может иметь кольцевое сечение, как проиллюстрировано на фиг. 6. Кольцо может иметь диаметр ds тора и внутренний диаметр di. В данном варианте осуществления адгезивная пленка 11 окружает наружную поверхность корпуса 9 устройства 8, проникая частично в сквозное отверстие 10, без создания препятствия в нем.

Предпочтительно, устройства (трубы или кольца), расположенные внутри второго слоя 7, все, по существу, являются идентичными для получения однородного второго слоя 7. Другими словами, они не могут вставляться друг в друга. Второй слой 7 предпочтительно содержит устройство 8, имеющее в целом трубчатую форму, поскольку они проще в изготовлении, чем устройства 8 в целом кольцевой формы.

На фиг. 8 представлен другой вариант осуществления второго сжимающегося слоя 7. В данном другом варианте осуществления каждое из устройств 8 содержит твердый корпус 9, определяющий конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости (проиллюстрировано дополнительно на фиг. 9-11). Строительный элемент 5 является моноблочным и содержит первый слой 6 бетона и второй сжимающийся слой 7, образованный устройствами 8. В данном варианте осуществления нет необходимости строительному элементу 5 содержать третий защитный слой 12. Действительно, корпус 9 устройств 8, определяющий конфигурацию одной или нескольких закрытых полостей, предотвращает вход строительного раствора или гравия, нагнетаемого в свободное пространство F, в данные полости. Строительный элемент 5 может, тем не менее, содержать устройства, имеющие корпус, определяющий конфигурацию одной или нескольких закрытых полостей, и третий защитный слой 12 для защиты второго слоя 7, когда выполняется перемещение элемента 5, в частности, для предотвращения разрушения устройств 8 во время транспортировки. В данном случае, третий защитный слой 12 гарантирует непроницаемость для второго слоя 7, предотвращая заполнение материалом 23 промежутков 7a.

На фиг. 9-11 проиллюстрирован вариант осуществления устройства 8, корпус 9 которого определяет конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости 10. Предпочтительно, устройство 8 имеет твердый корпус 9, сделанный из керамики. Керамика является подходящей для изготовления данных устройств 8, поскольку она пластична до обжига и обеспечивает возможность закрытия полости 10 в устройстве 8 и становится твердой после обжига. Закрытая полость 10 означает пустое пространство, заключенное в устройстве 8. Твердый корпус 9 устройства 8 является, в частности, непроницаемым для жидкости, например герметично закрытым для предотвращения проникновения в него строительного раствора в жидкой фазе до затвердевания. Например, корпус 9 устройства 8 проходит вдоль продольной оси А устройства 8 и содержит два закрытых конца 13, 14. Каждый из закрытых концов 13, 14 может иметь линейную форму. В первом варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 9 и 10, концы 13, 14 параллельны друг другу. Как вариант, концы 13, 14 могут быть перпендикулярны друг другу. Например, корпус 9 устройства 8 имеет цилиндрическую форму. Здесь цилиндр означает твердое тело, ограниченное цилиндрической поверхностью, создаваемой прямой линией, называемой образующей, перемещающейся вдоль замкунутой плоской кривой, известной осевой линией и двумя параллельными плоскостями, пересекающими образующие. В частности, корпус 9 может иметь форму трубы. Устройство 8 может также содержать несколько полостей, сообщающихся или не сообщающихся друг с другом. Предпочтительно, закрытые полости 10 устройств 8 предотвращают их вставление друг в друга, при любом их размере и форме.

Как вариант, строительный элемент 5 содержит второй сжимающийся слой 7 который может содержать оба, устройства 8, каждое снабженное сквозным отверстием 10, и устройства 8 с твердым корпусом 9, который определяет конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости 10.

На фиг. 12-18, представлены основные этапы варианта осуществления способа изготовления строительного элемента 5 определенного выше в данном документе. В общем виде, строительный элемент 5 изготавливают, выполняя следующие этапы:

- получение первого несжимаемого слоя 6 бетона ; и

- получение второго сжимающегося слоя 7, надежно скрепленного с первым слоем 6, из множество устройств 8, каждое из которых имеет твердый корпус 9, имеющий в составе пустое пространство 10, для образования моноблочного сборного строительного элемента 5, выполненного с возможностью встраивания в секции 4 туннеля 1.

Твердые корпуса 9 устройств 8 снабжены каждый сквозным отверстием и/или корпус устройств заключает в себе по меньшей мере одну закрытую полость.

Например, для изготовления первого слоя 6 бетона, применяетcя открытая и криволинейная прямоугольная в плане опалубка 30 для создания формы тюбинга, как проиллюстрировано на фиг. 12. Как вариант, опалубка является открытой и не криволинейной для создания секций туннеля различных форм, например, в форме буквы U или овальной. Жидкий бетон 31 затем заливается в опалубку 30, как проиллюстрировано на фиг. 13. Металлические стержни можно также добавлять в жидкий бетон 31 для получения несжимаемого железобетона первого слоя. Затем применяетcя первый щит 32 опалубки, который устанавливают на поверхность бетона 31 и который перемещается по поверхности для образования криволинейной наружной поверхности. Бетону 31 дают затвердеть, либо полностью и в данном случае бетон получает полную твердость, или частично и в данном случае бетон не полностью затвердевает, но достаточно затвердевает на поверхности для сохранения кривизны, приданной первым щитом 32 опалубки. Первый щит 32 опалубки затем снимают и, таким образом, получают первый слой 6, имеющий базовую и наружную поверхность, которые являются криволинейными, как проиллюстрировано на фиг. 14. Твердые корпуса 9 устройств 8 заранее получают покрытие адгезивной пленкой 11. Элементы опалубки 33 дополнительно фиксируют на краях опалубки 30 для подъема опалубки 30 и получения возможности выполнения второго слоя 7, как проиллюстрировано на фиг. 15. Устройства 34 с покрытием затем укладываются в опалубку 30 и, конкретнее, на наружную поверхность первого слоя 6. Согласно одному варианту осуществления, когда устройства 34 с покрытием укладываются, бетон первого слоя еще не яввляется полностью затвердевшим. В данном варианте осуществления применяетcя адгезивный слой 11 из строительного раствора, который должен прилипать к наружной поверхности первого слоя 6, который не является полностью затвердевшим. Как вариант, можно подождать полного затвердевания бетона до укладки устройств 8. Согласно данному варианту, должен применятьcя адгезивный слой 11 из клея, например, клея на основе эпоксидной смолы, который прилипает к твердой поверхности бетона. Кроме того, когда адгезивная пленка 11 содержит строительный раствор, устройства 34 с покрытием из строительного раствора укладываются на первый слой 6 до затвердевания строительного раствора. Строительному раствору затем дают затвердевать для надежного скрепления второго сжимающегося слоя 7 с первым слоем 6. Затем применяетcя второй щит 35 опалубки, который устанавливают и перемещают на поверхности устройств 34 с покрытием для образования криволинейной наружной поверхности на втором слое 7, как проиллюстрировано на фиг. 15. Затем адгезивному слою 11 дают прилипнуть так, что устройства связываются друг с другом, и для надежного скрепления второго слоя 7 с первым слоем 6. Второй щит 35 опалубки затем снимают и получают сборный моноблочный элемент 5, окруженный опалубкой 30, проиллюстрированный на фиг. 16. Как вариант, как проиллюстрировано на фиг. 17, третий защитный слой можно выполнить с помощью укладки строительного раствора 36 на втором слое 7 и перемещения третьего щита опалубки 37 для искривления наружной поверхности третьего слоя. Опалубку 30 и элементы 33 опалубки, а также третий щит опалубки 37, если он применяется, затем снимают для получения моноблочного сборного строительного элемента 5, как проиллюстрировано на фиг. 18.

Вариант осуществления создания туннеля 1, описанного выше и показанного на фиг. 1, представлен на фиг. 19 и 20. Согласно данному варианту осуществления, туннелепроходческая машина 15 производит выемку выемке 2 в грунте 3 в направлении F1. Головная часть туннелепроходческой машины 20 оборудована средством 21 для разрушения горной породы грунта 3 и содержит устройство для экстрагирования горной породы, не представленное для упрощения. Часть туннелепроходческой машины 15 выполняет установку строительных элементов 5 по мере поступательного продвижения туннелепроходческой машины 15 в направлении F1. Туннелепроходческая машина 15 дополнительно содержит нагнетательное устройство 22 для нагнетания заполняющего материала 23, например, строительного раствора или гравия, для заполнения свободного пространства F, оконтуренного между строительными элементами 5 и внутренней поверхностью стенки выемки 2, образованной, благодаря продвижению туннелепроходческой машины 15. Стрелка F2 иллюстрирует путь, выбираемый заполняющим материалом 23, когда последний нагнетается. Нагнетание заполняющего материала 23 обеспечивает создание заполняющего слоя, занимающего свободное пространство F между конструктивымин элементами 5 и грунтом 3.

В общем виде способ создания туннеля содержит следующие этапы:

- создание выемки 2 в грунте 3 с помощью туннелепроходческой машины 15;

- создание секций 4 туннеля 1, расположенных внутри выемки 2, по меньшей мере одна секция 4 создается по меньшей мере из одного строительного элемента 5, определенного в приведенном выше описании, по мере поступательного продвижения вперед туннелепроходческой машины 15.

Конкретнее, при создании секции 4 туннеля 1, сохраняется свободное пространство F, оконтуренное между наружной поверхностью стенки туннеля 1 и внутренней поверхностью стенки выемки 2 для установки строительных элементов для образования секции 4 туннеля 1. Свободное пространство F затем заполняют заполняющим материалом 23.

Строительный элемент, описанный выше облегчает строительство туннеля и одновременно гарантирует демпфирование оседания грунта, в котором туннель расположен. Кроме того, он обеспечивает усовершенствованный способ создания туннеля. Такой строительный элемент обеспечивает уменьшение толщины обычного тюбинга, что значительно уменьшает расход бетона для создания туннеля.

1. Строительный элемент для создания туннеля, содержащий первый несжимаемый слой (6) бетона и второй сжимающийся слой (7), надежно скрепленный с первым слоем (6), для образования моноблочного сборного строительного элемента, выполненного с возможностью встраивания в секцию туннеля, отличающийся тем, что второй слой (7) содержит множество устройств (8), каждое из которых имеет твердый корпус (9), заключающий в себе пустое пространство (10), при этом твердый корпус (9) устройств (8) снабжен покрытием из адгезивной пленки (11) для надежного скрепления устройств (8) с первым слоем (6).

2. Строительный элемент по п. 1, в котором устройства (8) снабжены сквозным отверстием (10) каждое.

3. Строительный элемент по п. 1, в котором устройства (8) имеют твердый корпус (9), определяющий конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости (10).

4. Строительный элемент по одному из пп. 1, 2, в котором твердый корпус (9) устройств (8) изготовлен из керамики.

5. Строительный элемент по одному из пп.1, 4, в котором адгезивная пленка (11) содержит строительный раствор.

6. Строительный элемент по одному из пп. 1 или 2, содержащий третий защитный слой (12), расположенный на втором слое (7).

7. Туннель, расположенный внутри выемки (2), вырытой в грунте (3), по меньшей мере одна секция туннеля создается по меньшей мере из одного двухслойного строительного элемента (6, 7) по п. 1.

8. Туннель по п. 7, в котором каждый двухслойный строительный элемент (6, 7) содержит третий защитный слой (12), расположенный на втором слое (7), и заполняющий материал занимает свободное пространство, оконтуренное между третьим защитным слоем (12) и грунтом (3).

9. Способ получения строительного элемента для создания туннеля, содержащий следующие этапы:

- получение первого несжимаемого слоя (6) бетона; и

- получение второго сжимающегося слоя (7), надежно скрепленного с первым слоем (6), для образования моноблочного сборного строительного элемента, выполненного с возможностью включения в состав в секции туннеля,

при этом второй слой (7) получают из множества устройств, каждое из которых имеет твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство, при этом получение второго слоя (7) содержит следующие этапы:

- создание покрытия твердого корпуса устройств адгезивной пленкой (11); и

- укладка снабженных покрытием устройств на первый слой (6).

10. Способ по п. 9, в котором корпус устройств (8) имеет сквозное отверстие (10).

11. Способ по п. 9 или 10, в котором устройства (8) имеют твердый корпус (9), определяющий конфигурацию по меньшей мере одной закрытой полости (10).

12. Способ по одному из пп. 9 или 10, содержащий этап создания защиты, на котором третий защитный слой (12) укладывают на второй слой (7).

13. Способ строительства туннеля, содержащий следующие этапы:

- создание выемки в грунте с помощью туннелепроходческой машины;

- создание секций туннеля, расположенных внутри выемки, по меньшей мере одной секции, создаваемой из по меньшей мере одного двухслойного строительного элемента (6, 7) по одному из пп. 1 или 2 при поступательном продвижении вперед туннелепроходческой машины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок в сейсмоопасных районах или при ведении горных работ на удароопасных месторождениях.

Изобретение относится к механизированным крепям, повышает эксплуатационные качества и улучшает ремонтопригодность. .

Изобретение относится к подземному строительству и предназначено для строительства временных выработок, ликвидируемых после окончания срока их эксплуатации. .

Изобретение относится к подземному строительству и предназначено для строительства временных выработок, ликвидируемых после окончания срока их эксплуатации. .

Группа изобретений относится к строительному элементу для создания туннеля, а также способу получения строительного элемента для создания туннелей, в частности подземных туннелей. Строительный элемент для создания туннеля содержит первый несжимаемый слой бетона и второй сжимающийся слой, скрепленный с первым слоем, для образования моноблочного сборного строительного элемента, выполненного с возможностью встраивания в секцию туннеля. При этом второй слой содержит множество устройств, каждое из которых имеет твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство, при этом твердый корпус устройств снабжен покрытием из адгезивной пленки для надежного скрепления устройств с первым слоем. Способ получения строительного элемента для создания туннеля содержит следующие этапы: получение первого несжимаемого слоя бетона и получение второго сжимающегося слоя, надежно скрепленного с первым слоем. При этом второй слой получают из множества устройств, каждое из которых имеет твердый корпус, заключающий в себе пустое пространство. При этом при получении второго слоя способ содержит следующие этапы: создание покрытия твердого корпуса устройств адгезивной пленкой и укладка снабженных покрытием устройств на первый слой. Технический результат заключается в повышении надежности сцепления устройств с первым слоем и улучшении демпфирования оседания грунта, действующего на туннель. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 20 ил.

Наверх