§ 60. БЕТОНИРОВАНИЕ ОБДЕЛОК В СКАЛЬНЫХ ПОРОДАХ (ч. 6)
Для нанесения набрызгбетона применяют специальные машины. Машина БМ-60 (рис. 207) состоит из двух камер с конусными затворами. Сухая смесь цемента, песка и гравия поступает в верхнюю камеру 1. В это время нижняя камера 2 уже заполнена смесью и находится под давлением сжатого воздуха. При вращении находящегося внизу камеры 2 тарельчатого дозатора смесь разделяется на равные части, которые воздушным потоком увлекаются в гибкий шланг 3. Шланг заканчивается соплом, к которому подводится вода, затворяющая сухую смесь. По мере опорожнения камеры 2 в нее поступают новые порции сухой смеси из камеры 7, и бетонирование, таким образом, производится непрерывно.
Машина БМ-60 имеет производительность 3—4 м3/ч сухой смеси и при давлении сжатого воздуха до 6 кгс/см2 (расход его 8—10 м3/ч) обеспечивает дальность подачи до 200 м по горизонтали или до 30 м по вертикали. Габариты машины 1740×1100×1600 (высота) мм.
Для нанесения набрызгбетона можно применять передвижную металлическую эстакаду 2 (рис. 208), на которой установлены бетономешалка 1 со скиповым загрузочным устройством для сухой смеси и машина для набрызга бетона 3.
В тоннелях большого сечения, в которых обычно применяют безрельсовый транспорт, целесообразно использовать самоходную установку (рис. 209). Все оборудование такой установки смонтировано на шасси автомашины. Бетономешалка 2, под которой располагается машина 1 для набрызга бетона, загружается скиповым ковшом емкостью 2 м3. В передней части установки имеется стрела 6, к которой подвешены люлька 4 сопловщика и турель для крепления сопла. К соплу 7 подведены водяной шланг 5 и материальный шланг 8. Управление соплом может осуществляться из люльки сопловщика или со специального пульта 3.
Набрызгбетон наносят на очищенную и промытую водой поверхность слоями толщиной до 7 см в своде и до 15 см на стенах кругообразным движением сопла, находящегося на расстоянии 100—120 см от поверхности, перпендикулярно ей. Правильное очертание внутренней поверхности обделки обеспечивают установкой маяков или лекал. Для получения покрытия толщиной более 7 см каждый последующий слой при применении добавки ОЭС наносят через 20—30 мин после нанесения предыдущего слоя, чтобы его не повредить. Для предотвращения усадки набрызгбетона рекомендуется его интенсивно увлажнять в период твердения.
Применение набрызгбетона позволяет уменьшить толщину обделки и объем выработки и полностью механизировать процесс бетонных работ. При этом их трудоемкость снижается почти в два раза, а стоимость обделки по сравнению с монолитной бетонной на 30—40%.
Использование при строительстве тоннелей в скальных породах набрызгбетона в сочетании с гладким взрыванием и анкерной крепью явилось предпосылкой для создания нового способа работ, получившего широкое распространение за рубежом, особенно в Австрии, в связи с чем он получил название новоавстрийского. Как видно из последующего изложения, правильнее называть его способом ядра с податливой оболочкой.
Новый способ работ заключается в следующем. Разработку породы производят по частям по контуру свода и стен, оставляя нетронутым ядро, служащее для поддержки забоя. По мере выемки породы устанавливают анкеры, ограничивающие деформации контура. Их конструкцию и расстояние места установки от забоя выбирают в зависимости от свойств породы и размеров выработки.
По сетке, натянутой между анкерами, на поверхность выработки наносят слой набрызгбетона толщиной 15—20 см, усиленный решетчатыми дугами из арматурной стали и образующий наружную оболочку. Незамкнутая оболочка представляет собой податливую крепь выработки, способную деформироваться без разрушения, приспосабливаясь к изменяющимся напряжениям по ее контуру. Этому способствует ползучесть набрызгбетона, проявляющаяся в первое время после его нанесения.
Оболочка, поддерживающая контур выработки, деформируется вместе с ним, предупреждая разрыхление окружающей породы. Регулярные измерения дают представление о затухании этих деформаций во времени. Для этой цели с обеих сторон выработки, несколько выше ее центра, устанавливают анкеры, концы которых заделаны в ненарушенную породу, а штанги находятся внутри пластиковой трубки. На внутреннем конце каждого анкера находится измерительное устройство для определения относительного смещения оболочки и точки закрепления анкера.
После выемки ядра немедленно бетонируют обратный свод, замыкая оболочку, что, как показывает опыт, сокращает ее деформации до минимума. Когда измерения деформаций подтвердят наступление состояния равновесия в горном массиве (но не ранее чем через 3—5 месяцев после замыкания обратного свода), возводят несущую обделку из монолитного бетона. Между оболочкой и несущей обделкой помещают гидроизоляцию, которая работает как наружная. Для обеспечения совместной работы оболочки и обделки за обделку нагнетают цементный раствор.
Измерения показывают большое влияние на работу конструкции сцепления между оболочкой и стенами выработки. Вследствие этого оболочка фактически висит на стенах и напряжения в ней падают по мере приближения к низу стен. Поэтому существующая тенденция утолщать обделку в этом направлении не оправдана. Наиболее целесообразно устройство обделок постоянной толщины.
Примером применения описанного способа работ является сооружение автодорожного тоннеля Массенберг длиной 400 м, пройденного в сланцах на глубине 60 м. Обделка тоннеля (рис. 210, а)состоит из набрызгбетонной оболочки 1 толщиной 20 см, опирающейся на обратный свод 4, и свода 2 из монолитного бетона, поддерживающего слой 3 гидроизоляции.
Проходку калотты I (рис. 210, б) вели полукольцами длиной до 1,5 м с закреплением железобетонными анкерами длиной 4 м, связанными с решетчатыми дугами, с последующим нанесением по сетке слоя II набрызгбетона.
После раскрытия нижней части III калотты устанавливали измерительные анкеры IV длиной 6 м через 30 м друг от друга.
Разработка боковых штросс V с установкой анкеров и нанесением набрызгбетона VI завершала создание по подковообразному контуру выработки податливой оболочки. Ядро VII разрабатывали под защитой оболочки, деформации которой регулярно контролировались.
Замыканию обратного свода VIII, которое проводили через 15 суток после начала раскрытия сечения, соответствовали горизонтальные и вертикальные деформации выработки, не превосходившие 60—70 мм. Скорость возведения оболочки составляла около 1,5 м/сут. Через 3—5 месяцев наблюдений за состоянием оболочки на ее поверхность наносили гидроизоляцию и бетонировали внутреннюю обделку.