Багатошарова тунельна обробка

Полезная модель относится к строительству коммунальных, транспортных и други х подземных туннелей, в частности к конструкциям многослойных туннельных обделок и может быть использована при выполнении строительных работ на подрабатываемых территориях в условиях неравномерных деформаций грунтового массива. В грун товых массивах на подрабатываемых территориях со временем происходят различного характера деформационные процессы, которые воздействуют на подземные туннели, в частности на их обделку, выполняющую функцию крепи и гидроизоляции туннеля. В результате, в условиях неравномерно деформируемого грунтового массива, протяженные обделки подземных туннелей испытывают деформации в поперечном, продольном направлениях, а также связанные с изменением кривизны по длине туннеля. При этом обычная бетонная обделка в таких условиях не удовлетворяет эксплуатационным требованиям, так как деформации грунтового массива непосредственно, без какой-либо компенсации, передаются на обделку, что со временем приводит к произвольному ее растрескиванию, нарушению герметичности туннеля и невозможности его дальнейшей эксплуатации. Усиление бетонной обделки, например многорядным армированием, приводит к увеличению расхода арматуры, усложнению процесса бетонирования и в итоге к значительному удорожанию строительства туннелей. Известны многослойные обделки туннелей, один из слоев которых выполнен из упругого или податливого материала. Такой компенсационный слой в условиях неравномерных деформаций грунтового массива в той или иной степени, в зависимости от механических свойств материала и толщины компенсационного слоя, компенсирует деформации грунтового массива, разгружая таким образом внутренний слой обделки (вторичную обделку) от силового воздействия грунтового массива, возникающего в результате его деформации. Такие обделки позволяют значительно повысить эксплуатационные характеристики туннелей, сооружаемых в неравномерно деформируемом грунтовом массиве на подрабатываемых территориях. Широкое применение в строительстве туннелей находят трехслойные туннельные обделки. Так, в соответствии с заявкой ФРГ № 3223330, кл. Ε 21 d 11/00,23.06.82, известна обделка штреков или туннелей, которая включает несущую бетонную прослойку, прилегающую к породе, за которой следует эластичная рубашка из резины или синтетического материала. Далее следует второй бетонный слой, который связывается с ранее уложенными слоями и грунтом при помощи анкеров или нагелей. Общими признаками аналога с заявляемой обделкой являются наружный слой обделки (поперечная обделка), монолитный внутренний слой обделки (вторичная обделка), компенсационный слой (рубашка), расположенный между наружным и внутренним слоями обделки. Указанная трехслойная обделка гидроизолирует туннель, позволяет компенсировать действие деформаций грунтового массива на внутреннюю обделку в радиальном направлении при соответствующем выборе толщины материала компенсационного слоя и его модуля деформации. Однако такая конструкция отличается высокой жесткостью в осевом направлении, не обеспечивает возможности перемещения монолитного наружного слоя обделки относительно внутреннего слоя и компенсацию воздействий осевых деформаций грунтового массива на обделку с учетом того, что осевые деформации на подрабатываемых территориях на протяженных подземных сооружениях, к которым относятся туннели, достигают значительных величин, могущи х вызвать разрушение туннельной обделки если не приняты специальные меры по ее упрочнению, что вызывает усложнение и удорожание строительных работ. Известна трехслойная обделка туннельных выработок по заявке ФРГ № 3127453,кл. Ε 21 d 11/04, пр. 11.07.81, которая содержит первичную обделку в виде слоя набрызгбетона, образующего наружную оболочку, вторичную обделку, которая выполнена из дисперсно-армированного набрызгбетона и эластичную оболочку на основе двухкомпонентной полиуретановой смолы, наносимой через сопло на первичную обделку. Общими признаками аналога с заявляемой обделкой являются первичная обделка, связанная с грунтовым массивом, монолитная вторичная обделка и компенсационный слой, расположенный между первичной и вторичной обделками. Как и в вышеприведенном аналоге упругая связь монолитной первичной и монолитной вторичной обделок через расположенный между ними эластичный компенсационный слой не позволяет разгрузить конструкцию от воздействия осевых де формаций грунтового массива, которые достигают значительных величин в условиях протяженных туннелей на подрабатываемых территориях, в результате низкой податливости первичной и вторичной обделок друг относительно друга в осевом направлении из-за отсутствия условий для скольжения первичной обделки относительно вторичной. В качестве прототипа выбрана податливая крепь для туннелей известная по патенту ПНР № 111194, кл. Ε 21 d 5/012, 07.09.77, которая включает предварительную крепь из набрызгбетона по контуру выработки (с применением анкеров, вяжущи х элементов или без их применения), постоянную железобетонную крепь и компенсационный слой и«жду ними из рыхлого песка. Возведение податливой крепи такой конструкции осуществляют в два этапа. На первом этапе сооружают предварительную крепь, заполняют песком нижнюю часть туннеля, поверх песка укладывают металлическое кольцо постоянной крепи. На втором этапе заполняют песком пространство между предварительной крепью и кольцом постоянной крепи и сооружают постоянную монолитную бетонную крепь. Общими признаками прототипа с заявляемой туннельной обделкой являются первичная обделка для связи с грунтовым массивом, монолитная обделка и компенсационный слой, расположенный между первичной и вторичной обделками. Описанная конструкция крепи не реализует всех возможностей податливого в осевом направлении компенсационного слоя для разгрузки крепи от воздействия осевых деформаций. Выполнение первичной и вторичной обделок монолитными не обеспечивает условий для организации шва скольжения в пределах компенсационного слоя, который позволил бы первичной обделке, связанной с грунтовым массивом, относительно свободно перемещаться или проскальзывать вдоль вторичной обделки, не нагружая ее значительными касательными напряжениями при осевой деформации грунтового массива и повышая тем самым нагрузочную способность туннельной обделки. В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования многослойной туннельной обделки, в которой обеспечивается повышение нагрузочной способности обделки за счет шва скольжения в компенсационном слое и возможности перемещения первичной обделки относительно вторичной в осевом направлении, без передачи значительных касательных напряжений на вторичную обделку. Поставленная задача достигается тем, что в многослойной туннельной обделке, содержащей первичную обделку для связи с грунто вым массивом, монолитную вторичную обделку и компенсационный слой, расположенный между первичной и вторичной обделками, согласно полезной модели, первичная обделка выполнена из блочных секций, свободно примыкающих др уг к др угу своими торцовыми поверхностями. Перечисленные признаки составляют сущность полезной модели. Целесообразно компенсационный слой выполнить из бризола или изола, что позволит уменьшить коэффициент трения скольжения секций первичной обделки вдоль вторичной обделки, уменьшить передачу касательных напряжений на вторичную обделку и максимально разгрузить ее от воздействия осевых нагрузок. Указанные особенности выполнения компенсационного слоя не являются обязательными, а только предпочтительными с точки зрения заявителя и не исключают применения други х материалов для выполнения компенсационного слоя, позволяющих снизить коэффициент трения при осевом смещениипервичной обделки относительно вторичной. Достижение технического результата -повышение нагрузочной способности туннельной обделки за счет шва скольжения в компенсационном слое и возможности относительного перемещения первичной и вторичной обделок в осевом направлении -обеспечивается выполнением первичной обделки сборной, состоящей из отдельных блочных секций, которые свободно примыкают друг к другу. Такое выполнение обделки при осевых деформациях грунтового массива позволяет отдельным секциям первичной обделки перемещаться вместе с деформируемым грунтовым массивом вдоль оси вторичной обделки тем самым существенно компенсируя воздействие осевых деформаций грунтового массива на туннельную обделку, так как осевые нагрузки на вторичную обделку будут определяться только силами трения в шве скольжения в компенсационном слое, которые при соответствующем подборе материала компенсационного слоя могут быть достаточно малыми по сравнению с прочностными свойствами вторичной обделки в осевом направлении. Следовательно признаки, составляющие сущность полезной модели находятся в причинноследственной связи с достигаемым техническим результатом. Ниже приводится подробное описание заявляемой многослойной туннельной обделки со ссылками на чертежи, на которых представлено: Фиг.1 - многослойная туннельная обделка в продольном разрезе. Фиг.2 - многослойная туннельная обделка в поперечном разрезе. Туннельная обделка состоит из первичной обделки, выполненной из отдельных блочных секций 1, которые свободно примыкают друг к другу своими торцовыми поверхностями 2, 3, вторичной обделки 4 в виде монолитной железобетонной конструкции и компенсационного слоя 5, расположенного между блочными секциями t первичной обделки и наружной поверхностью вторичной обделки 4. Наружные поверхности блочных секций 1 контактируют с грунтовым массивом 6. Компенсационный слой 5 выполнен из бризола или изола и обеспечивает герметизацию туннеля и функционирование шва скольжения в пределах компенсационного слоя 5. Каждая из блочных секций 1 представляет собой железобетонное кольцо необходимого диаметра и толщины, которая определяется условиями эксплуатации туннеля. Возведение туннельной обделки выполняют следующим образом. После прохождения выработки монтируют первичную обделку, устанавливая последовательно друг за другом блочные секции 1, обеспечивая их примыкание друг к другу торцовыми поверхностями 2, 3. После установки блочных секций 1 выполняют тампонирование заобделочного пространства между блочными секциями 1 и грунтовым массивом 6, обеспечивая связь грунтового массива 6 с первичной обделкой. Тампонирование выполняют цементным раствором. После этого на внутреннюю поверхность первичной обделки укладывают компенсационный слой 5 в виде полотнищ бризола или изола, предварительно закрепляя его вспомогательными распорными кольцами (не показаны). Далее устанавливают арматуру, снимают распорныв кольца, монтируют опалубку и производят формование монолитной железобетонной вторичной обделки 4, нагнетая бетонную смесь в эаопалубочное пространство. По сравнению с прототипом, предложенная туннельная обделка обеспечивает качественно новые условия работы сооружения, так как практически исключает нагружение вторичной обделки в осевом направлении в результате функционирования шва скольжения между элементами первичной обделки и наружной поверхностью вторичной обделки.