Спосіб спорудження тунелю в грунтовому масиві, що нерівномірно деформується

Спосіб спорудження тунелю в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується, включає проходку тунелю, монтаж в тунелі податливих на розтягання ВІДСІКІВ шляхом установки блочних кілець з можливістю вільного прилягання торцевими поверхнями одна до одної, монтаж між зазначе ними відсіками деформаційних вставок шляхом установки блочних кілець деформаційних вставок з зазорами між сусідніми блочними кільцями, заповненими пружним ущільнювачем, який відрізняється тим, що в процесі монтажу деформаційних вставок пружний ущільнювач закріплюють на торці блочного кільця попереднього циклу до монтажу блочного кільця поточного циклу, на блочних кільцях попереднього і поточного циклів закріплюють інвентарні притискні пристрої, обтискують пружний ущільнювач блочним кільцем поточного циклу до одержання розрахункового зазору, фіксують отриманий зазор тимчасовими металевими зв'язками, які приварюють до блочних кілець попереднього і поточного циклів і видаляють після монтажу деформаційної вставки Спосіб спорудження тунелю в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується Винахід відноситься до будівництва, зокрема до технологій підземного будівництва закритого способу робіт, і може бути використаний при спорудженні транспортних, комунальних і інших тунелів в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується, наприклад, на територіях, що підроблюються, в тому числі в зонах тектонічних порушень, переважно при проходці тунелів буровибуховим способом Протяжні підземні спорудження, наприклад, тунелі в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується, найбільш чутливі у поперечному напрямку — до відносних горизонтальних деформацій стиску (-є), у подовжньому напрямку — до відносних горизонтальних деформацій розтягання — стиску (±є) і кривизни (±К) При впливі деформацій стиску в поперечному напрямку, як правило, застосовують технологи, що передбачають застосування посиленої обробки тунелю При впливі деформацій розтягання-стиску і кривизни в подовжньому напрямку йдуть шляхом компенсації цих деформацій улаштуванням в тунелі податливих елементів Відома технологія спорудження транспортних, комунальних і інших тунелів в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується, яка передбачає проходку тунелю, монтаж обробки тунелю з застосуванням для обробки сталевого хвилеподібного профілю, що працює в подовжньому напрямку по типу сильфона Така технологія використана при спорудженні тунелю Гельзенкірхенської (Німеччина) приміської залізниці, ділянка 50 62 1 ШалькаПІВНІЧ, час будівництва 1979 -1982 р Зазначена технологія забезпечує можливість компенсації практично необмежених деформацій без улаштування наскрізних деформаційних швів, однак, характеризується високою трудомісткістю і вартістю, що зв'язано з застосуванням особливого матеріалу (сталевий хвилеподібний профіль) і з необхідністю виконання робіт по захисту тунелю від корозії, шуму, вібрації Найбільш часто для компенсації горизонтальних деформацій застосовують технологи, що передбачають улаштування наскрізних деформаційних швів між відсіками тунелю, які виконують у вигляді зазорів між сусідніми блочними кільцями, які заповнюють пружним ущільнювачем Так, відома технологія спорудження тунелю в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується, яка включає проходку тунелю, монтаж блочних кілець, з'єднання блочних кілець між собою болтами у жорсткі ВІДСІКИ (зв'язана обробка) Між жор 44041 сткими відсіками влаштовують наскрізні деформаційні шви у вигляді зазорів, заповнених пружними ущільнювачами, які виконані у вигляді еластичних петлеподібних профілів з полімерів типу OMEGA, що перекривають зазори Зазначена технологія була використана при будівництві Гельзенкірхенської (Німеччина) приміській залізниці, ділянка 50 611 Шальке-Юг, час будівництва 1978 — 1981 р Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, являються проходка тунелю, монтаж в тунелі блочних кілець з зазорами між сусідніми блочними кільцями, заповненими пружним ущільнювачем Технологія забезпечує двозначну (розтяганнястиск) роботу наскрізних деформаційних швів при збереженні їх герметичності, однак дослідження показали, що гранична компенсаційна здатність цих профілів не перевищує ±80мм Це обмежує довжину жорсткого відсіку в умовах ґрунтового масиву, що нерівномірно деформується Крім того, улаштування наскрізних деформаційних швів зазначеної конструкції при закритому способі проходки тунелів викликає складності технологічного характеру, а відсутність аналогічних вітчизняних ущільнювальних матеріалів істотно обмежує можливості застосування розглянутої технології З опису винаходу до авторського свідоцтва СРСР № 359986, МКВ E02D 27/34, пріоритет від 06 04 71 відома технологія будівництва підземного спорудження типу транспортного тунелю в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується, яка включає проходку тунелю будь-яким відомим способом (наприклад, буровибуховим чи щитовим), монтаж у тунелі блочних кілець з утворенням податливих на розтягання ВІДСІКІВ ШЛЯХОМ установки блочних кілець з можливістю вільного примикання їх торцевими поверхнями друг до друга (незв'язана обробка), улаштування між крайніми блочними кільцями суміжних ВІДСІКІВ наскрізних деформаційних швів, у вигляді зазорів між зазначеними блочними кільцями, які заповнюють пружним ущільнювачем Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, являються проходка тунелю, монтаж у тунелі податливих на розтягання ВІДСІКІВ ШЛЯХОМ установки блочних кілець з можливістю вільного примикання торцевими поверхнями друг до друга, улаштування між окремими блочними кільцями наскрізних деформаційних швів у вигляді зазорів між блочними кільцями, які заповнюють пружним ущільнювачем Зазначена технологія спорудження тунелю для компенсації значних подовжніх деформацій вимагає збільшення величини зазорів між блочними кільцями в наскрізних деформаційних швах Так, з урахуванням наявних довговічних пружних герметичних ущільнювачів улаштування деформаційного шва з розміром зазору 20мм (компенсаційна здатність шва ±20мм) можливо при є = ±1 х 10 3 і довжині жорсткого відсіку І_=20м чи при є = ±10x10 3 і довжині жорсткого відсіку І_=2м Застосування типових ВІДСІКІВ довжиною І_=60м, звичайних для нормальних умов експлуатації, в умовах ґрунтового масиву, що нерівномірно деформується (території, що підроблюються), викликає необ хідність улаштування деформаційних швів з зазором 60-бООмм (компенсаційна здатність шва ±60600мм), що практично не може бути здійснено через відсутність ВІДПОВІДНИХ ущільнювальних матеріалів Як прототип прийнята технологія будівництва підземного спорудження типу транспортного тунелю в ґрунтовому масиві, що нерівномірно деформується (з різними по довжині спорудження фізико-механічними властивостями, у тому числі і для сейсмічних районів), яка відома з опису корисної моделі за заявкою України № 2000105813/К від 6 16 10 2000, МКВ Е02 D 29/00, E21D 11/00, 11/05 ВІДПОВІДНО ДО опису корисної моделі спорудження тунелю включає проходку тунелю будь-яким відомим способом (наприклад, буровибуховим чи щитовим), монтаж в тунелі блочних кілець з утворенням податливих на розтягання ВІДСІКІВ ШЛЯХОМ установки блочних кілець з можливістю вільного примикання своїми торцевими поверхнями друг до друга (незв'язана обробка), монтаж між зазначеними відсіками деформаційних вставок з наскрізними деформаційними швами між блочними кільцями деформаційних вставок, що працюють на розтягання — стиск Деформаційні зазори між блочними кільцями деформаційної вставки фіксують установкою між сусідніми блочними кільцями деформаційної вставки тимчасових фіксаторів величини зазору (звичайно дерев'яних прокладок товщиною, рівною розрахунковому деформаційному зазору) Після монтажу деформаційної вставки зазначені прокладки видаляють із зазорів (розколюванням, випалюванням і ш), після чого в зазор вводять пружний твердий чи рідкий ущільнювач При дії на тунель, споруджений за розглянутою технологією, горизонтальних деформацій стиску блочні кільця в податливих відсіках стуляються, вибираючи монтажні зазори в сполучних швах, перетворюючи податливі ВІДСІКИ у жорсткі ВІДСІКИ, у яких розвиваються зусилля стиску, які обмежуються розрахунковим опором бетону зминанню по торцях блочних кілець При цьому наскрізні деформаційні шви в деформаційних вставках працюють на стиск При дії горизонтальних деформацій розтягання блочні кільця в податливих відсіках розходяться в сполучних швах, частково компенсуючи горизонтальні деформації розтягання Подальша компенсація горизонтальних деформацій розтягання відбувається в наскрізних деформаційних швах деформаційних вставок, які в такому випадку працюють на розтягання Загальними ознаками прототипу і рішення, що заявляється, є проходка тунелю, монтаж в тунелі податливих на розтягання ВІДСІКІВ ШЛЯХОМ установки блокових кілець з можливістю вільного примикання торцевими поверхнями друг до друга, монтаж між зазначеними відсіками деформаційних вставок шляхом установки блочних кілець деформаційних вставок з зазорами між сусідніми блочними кільцями, заповненими пружним ущільнювачем Зазначена технологія дозволяє при мінімальних зазорах між блочними кільцями компенсувати значні деформації розтягання-стиску, однак не забезпечує герметичність деформаційних швів при 44041 впливі на тунель деформацій розтягання чи при напруженому стані пружних ущільнювачів, що у ЗМІНІ кривизни осі тунелю, оскільки як твердий, так свою чергу забезпечує компенсацію значних деі рідкий ущільнювач, як правило, мають недостатформацій розтягання-стиску без порушення герню адгезію до бетону метичності наскрізних деформаційних швів між В основу винаходу поставлена задача удоскоблочними кільцями налення способу спорудження тунелю в грунтовоОтже, ознаки, що складають сутність винахому масиві, що нерівномірно деформується, в якоду, знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з му за рахунок технологічних особливостей технічним результатом забезпечується можливість компенсації значних Нижче приводиться докладний опис способу, деформацій розтягання-стиску без порушення що заявляється, з посиланнями на креслення, на герметичності наскрізних деформаційних швів між яких представлено блочними кільцями Фіг 1 — поздовжній розріз тунелю по деформаційній вставці на початку циклу, Поставлена задача вирішується тим, що в способі спорудження тунелю в ґрунтовому масиві, Фіг 2 — розрізі—1 на фіг 1 що нерівномірно деформується, який включає Фіг 3 — поздовжній розріз тунелю по дефорпроходку тунелю, монтаж у тунелі податливих на маційній вставці, установка пружного ущільнюварозтягання ВІДСІКІВ шляхом установки блочних кіча, лець з можливістю вільного примикання торцевиФіг 4 — розріз 2-2 на фіг З ми поверхнями друг до друга, монтаж між зазнаФіг 3 — розріз 3-3 на фіг 4 ченими відсіками деформаційних вставок шляхом Фіг 6 — поздовжній розріз тунелю по дефорустановки блочних кілець деформаційних вставок маційній уставці, монтаж блочного кільця поточноз зазорами між сусідніми блочними кільцями, заго циклу повненими пружним ущільнювачем, ВІДПОВІДНО ДО Фіг 7 — розріз 4-4 на фіг 6, винаходу, при монтажі деформаційних вставок Фіг 8 — розріз 5-5 на фіг 6, вихідне положенпружний ущільнювач закріплюють на торці блочноня інвентарних прижимних пристроїв го кільця попереднього циклу до монтажу блочноФіг 9 — поздовжній розріз тунелю по дефорго кільця поточного циклу, на блочних кільцях помаційній вставці, обтиснення пружного ущільнюпереднього і поточного циклів закріплюють вача, інвентарні прижимні пристрої, обжимають пружний Фіг 10 — розріз 6-6 на фіг 9, ущільнювач блочним кільцем поточного циклу до Фіг 11 — розріз 7-7 на фіг 9 одержання розрахункового зазору, фіксують отриФіг 12 — поздовжній розріз тунелю по деформаний зазор тимчасовими металевими зв'язками, маційній вставці, фіксація зазору між блочними які приварюють до блочних кілець попереднього і кільцями металевими зв'язками поточного циклів і видаляють після монтажу деФіг 13 — розріз 8-8 на фіг 12, формаційної вставки Фіг 14-вид по А на фіг 13 Перераховані ознаки складають сутність винаОдним із відомих способів (наприклад, буроходу вибуховим чи щитовим) виконують проходку тунелю При проходці монтують податливий на розтяТехнічний результат, що досягається, (можлигання ВІДСІК 1 шляхом установки блочних кілець 2 з вість компенсації значних деформацій розтяганняможливістю вільного примикання їх торців 3 друг стиску без порушення герметичності наскрізних до друга Далі монтують деформаційну вставку 4 деформаційних швів між блочними кільцями) зашляхом установки блочних кілець 5 деформаційбезпечується ознаками способу, що заявляється, ної вставки 4 з зазорами між сусідніми блочними які включають проходку тунелю, монтаж у тунелі кільцями 5, заповненими пружним ущільнювачем податливих на розтягання ВІДСІКІВ ШЛЯХОМ устано6 При монтажі деформаційної вставки 4 пружний вки блочних кілець з можливістю вільного примиущільнювач б попередньо закріплюють на торці 7 кання торцевими поверхнями друг до друга, монблочного кільця 5 попереднього циклу до монтажу таж між зазначеними відсіками деформаційних блочного кільця 5 поточного циклу Установку і вставок шляхом установки блочних кілець дефоркріплення пружного ущільнювача 6 виконують на маційних вставок з зазорами між сусідніми блочанкерах 8 у пазу 9, виконаному на торці 7 блочноними кільцями, закріплення пружного ущільнювача го кільця 5 попереднього циклу на торці блочного кільця попереднього циклу до монтажу блочного кільця поточного циклу, закріпДалі в монтажних отворах 10 блочних кілець 5 лення інвентарних прижимних пристроїв на блочпопереднього і поточного циклів встановлюють і них кільцях попереднього і поточного циклів, обзакріплюють інвентарні прижимні пристрої 11 За жимання пружного ущільнювача блочним кільцем допомогою інвентарних прижимних пристроїв 11 поточного циклу до одержання розрахункового попередньо обжимають пружний ущільнювач 6 зазору, фіксація отриманого зазору тимчасовими блочним кільцем 5 поточного циклу до одержання металевими зв'язками, які приварюють до блочних розрахункового зазору між сусідніми блочними кілець попереднього і поточного циклів і видалякільцями 5 деформаційної вставки 4 Фіксують ють після монтажу деформаційної вставки отриманий зазор тимчасовими металевими зв'язками 12, які приварюють до закладних деталей 13 Виконання зазначених операцій у зазначеній блочних кілець 5 попереднього і поточного циклів ПОСЛІДОВНОСТІ дозволяє попередньо обжати пружВиконують тампонаж заобробкового простору 14 ний ущільнювач у наскрізних деформаційних швах Змонтувавши таким чином деформаційну вставку між блочними кільцями деформаційних вставок і 4, приступають до монтажу наступного податливотим самим забезпечити в експлуатації тунелю рого на розтягання відсіку 1 Після установки декільботу наскрізних деформаційних швів у попередньо 44041 кох блочних кілець 2 наступного податливого відсіку 1 видаляють тимчасові металеві зв'язки 12 між блочними кільцями 5 деформаційної вставки 4 Закінчивши монтаж наступного податливого на розтягання відсіку 1, приступають до монтажу наступної деформаційної вставки 4 по описаній вище технології Описаний технологічний цикл демонструється кресленнями Фіг 1,2 Початок циклу Показано блочне кільце 5 попереднього циклу з монтажними отворами 10 і закладними деталями 13 Показані також контур виробки і заобробковий простір 14 попереднього циклу Фіг 3, 4, 5 Установка і кріплення пружного герметичного ущільнювача 6 на анкери 8 у пазах 9 торцевого перерізу 7 блочного кільця 5 попереднього циклу Фіг 6,7, 8 Монтаж блочного кільця 5 поточного циклу Установка і закріплення інвентарних прижимних пристроїв 11 у монтажних отворах 10 блочних кілець 5 Фіг 9, 10, 11 Попереднє обтиснення пружного герметичного ущільнювача 6 за допомогою інвентарних прижимних пристроїв 11, що включають, наприклад, кріплення 16 і реверсивний домкрат 17 8 Фіг 12, 13, 14 Фіксація взаємного положення блочних кілець 5 попереднього циклу і поточного циклу за допомогою тимчасових металевих зв'язків 12, що приварюються до закладних деталей 13 на блочних кільцях 5 деформаційної вставки 4, тампонаж заобробкового простору 14 Запропонований спосіб був використаний при будівництві Донецького метрополітену в зоні тектонічних порушень Монтували податливі на розтягання ВІДСІКИ шляхом установки типових блочних кілець довжиною їм з можливістю вільного примикання їх торцевих поверхонь (незв'язана обробка) Довжина кожного податливого на розтягання відсіку складала 60 м Між зазначеними відсіками монтували деформаційні вставки з наскрізними деформаційними швами між блочними кільцями деформаційних вставок Деформаційні вставки складалися з 6-ти типових блочних кілець довжиною їм і 5-ти деформаційних швів з зазорами Використовували пружний ущільнювач масового виробництва Виконували попереднє обтиснення пружного ущільнювача по способу, що заявляється Була забезпечена компенсація деформацій розтягання-стиску без порушення герметичності наскрізних деформаційних швів між блочними кільцями Фіг. 2 10 44041 ЧНААГЛ Фіг. 4 Фіг. 5 ФІГ. 7 ФІГ. t | 8 її I E Фіг. 10 Фіг. 11 11 44041 12 Фіг. 13 Фіг. 14 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90