§ 27. ВНУТРЕННЕЕ ОЧЕРТАНИЕ ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ (ч. 2)

Форма поперечного сечения тоннеля, удовлетворяющая перечисленным эксплуатационным требованиям, должна обеспечивать рациональную статическую работу конструкции под заданными нагрузками и соответствовать особенностям применяемых строительных материалов и способа производства работ. Необходимо стремиться к сокращению поперечного сечения выработки, с увеличением которого возрастают объемы работ и стоимость сооружения.

Значительное влияние на выбор внутреннего очертания тоннеля при заданных габаритах оказывают геологические и гидрогеологические условия его заложения, определяющие в большинстве случаев форму, материал и конструкцию обделки, а также способ производства работ по сооружению тоннеля.

Особенностью бетона, как основного материала для сооружения тоннельных конструкций, является небольшое сопротивление растяжению, которое составляет примерно одну десятую часть прочности бетона на сжатие. Поэтому для лучшего использования прочности материала и получения более экономичного решения следует стремиться к заданию такого очертания конструкции, при котором в сечениях конструкции преобладают сжимающие напряжения. Для этого кривая давления, характеризующая положение нормальных сил в сечениях обделки, должна располагаться как можно ближе к оси обделки.

При неподвижных пятах рациональная, т.е. безмоментная, ось свода, совпадающая с кривой давления, очерчена для равномерной радиальной нагрузки по круговой кривой, а для вертикальной — по квадратной параболе.

Однако практически совмещение оси свода с кривой давления представляет значительные трудности. Пяты не являются неподвижными, так как опираются на податливую породу или стены, верхние сечения которых имеют линейные и угловые смещения. В связи с этим даже в своде параболического очертания, подвергающемся действию вертикальной равномерно распределенной нагрузки, неизбежно возникновение изгибающих моментов, обусловленных смещением пят, и, следовательно, отклонение кривой давления от оси.

Усадка бетона, температурные воздействия, отклонения действительных нагрузок от расчетных также немало способствуют этому. На практике добиваются не совпадения оси свода с кривой давления, а лишь вписывания этой кривой в тело обделки так, чтобы эксцентриситет нормальной силы в сечениях обделки не превышал 0,45 их высоты.

При этом необходимо соблюдать следующие основные правила.

1. Ось обделки должна иметь плавное очертание, так как наличие ее переломов вызывает отклонение кривой давления от оси.

2. При преобладании вертикальных нагрузок свод должен быть достаточно подъемистым, приближающимся по форме к квадратной параболе. Для этого в замковой части свода ось должна иметь кривизну, большую, чем в нижней части свода, примыкающей к стенам.

3. При действии на обделку бокового горного давления стены должны иметь криволинейное очертание, выпуклое в сторону породы.

Перечисленным требованиям удовлетворяет внутреннее очертание обделок следующих видов (рис. 58).

Внутреннее очертание обделок транспортных тоннелей
Рис. 58. Внутреннее очертание обделок транспортных тоннелей

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены